ガスタービンエンジンおよびガスタービンエンジン用の一体型ケース／ステータセグメント
【課題】ガスタービンエンジン（１０）の効率を高める。
【解決手段】ガスタービンエンジン（１０）は、圧縮機（１４，１６）、燃焼部（１８）、およびタービン（２０，２２）を含む。タービン（２０，２２）は、セラミック基複合材料で構成された一体型ケース／ステータセグメント（３１）を含む。
【解決手段】ガスタービンエンジン（１０）は、圧縮機（１４，１６）、燃焼部（１８）、およびタービン（２０，２２）を含む。タービン（２０，２２）は、セラミック基複合材料で構成された一体型ケース／ステータセグメント（３１）を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ガスタービンエンジンに関し、特に、ガスタービンエンジンの低圧タービンの一体型ケース／ステータベーン構成要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、典型的な例では、エンジンの中心線を中心として実質的に軸方向の直列流路を形成するようにエンジンケース内に配置された高圧スプール、燃焼システム、および低圧スプールを含む。高圧スプールは、高圧タービンと、高圧タービンから軸方向前方に延在する高圧シャフトと、高圧シャフトの前方端に連結された高圧圧縮機と、を含む。低圧スプールは、高圧タービンの下流に配置された低圧タービンと、一般に高圧シャフトを通って同軸状に延在する低圧シャフトと、高圧圧縮機の前方で、低圧シャフトの前方端に連結された低圧圧縮機と、を含む。燃焼システムは、高圧圧縮機と高圧タービンとの間に配置され、圧縮機からの圧縮空気と燃料噴射システムによって供給される燃料を受け入れる。燃焼システム内では、燃焼プロセスが実行され、この燃焼プロセスによって、推力を発生させるとともに燃焼プロセスを持続させるために圧縮機を駆動する高圧タービンおよび低圧タービンを回転させる高エネルギガスが発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
圧縮機およびタービンは、エンジンケースの軸方向流路内でエンジンの中心軸を中心に径方向に配列されたブレードおよびベーンの交互の段から構成される。例えば、低圧タービンでは、ブレードはエンジン中心線を中心に回転するように低圧シャフトに連結されており、ベーンはブレードの間で静止状態に保たれるようにエンジンケースによって支持される。典型的な例では、単独でもしくは小さいクラスタ単位でベーンを取り付けるためにフックが使用される。このようなフックは、複雑な機械加工特徴部に起因する熱機械疲労や低サイクル疲労による割れ領域を生じさせるだけでなく、ベーンまたはベーンクラスタの間の間隙によって、エンジンの効率を低下させてエンジンケースに高温箇所を生じさせるおそれがある漏れ通路が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によると、ガスタービンエンジンは、圧縮機、燃焼部、およびタービンを備える。タービンは、セラミック基複合材料で構成された一体型ケース／ステータセグメントを有する。
【０００５】
他の実施例では、ガスタービンエンジンの一体型ケース／ステータセグメントは、ケース部、ボックス構造部、およびベーンエアフォイル部を備える。ケース部は、軸を中心とした円筒形である。ボックス構造部は、ケース部から径方向内向きに延在するとともに、２つの径方向支持体と径方向支持体の間に延在する外側リングとを有する。ベーンエアフォイル部は、外側リングから径方向内向きに延在する。ケース部、ボックス構造部、およびベーンエアフォイル部は、単一の一体型構成要素を成す。
【０００６】
他の実施例では、ガスタービンエンジンの一体型ケース／ステータアセンブリは、第１の一体型ケース／ステータセグメントと、第２の一体型ケース／ステータセグメントと、を有する。第１および第２の一体型ケース／ステータセグメントは、セラミック複合材料で構成されるとともに単一の一体型構成要素を成す。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ガスタービンエンジンの概略的な側断面図である。
【図２】一体型ケース／ステータベーン構成要素を含む低圧タービンの側断面図である。
【図３Ａ】一体型ケース／ステータベーン構成要素の図２の３−３線に沿った前方断面図である。
【図３Ｂ】他の実施例の一体型ケース／ステータベーン構成要素の図２の３−３線に沿った前方断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、一体型ケース／ステータベーン構成要素が使用されたガスタービンエンジン１０の断面を示している。図１は、典型的に航空機の推進に使用されるガスタービンエンジンを示しているが、本発明はガスタービン発電機やロータを支持するシャフト駆動のタービンを有する他の類似システムにも容易に適用可能である。図１には、ガスタービンエンジン１０、ファン１２、低圧圧縮機（ＬＰＣ）１４、高圧圧縮機（ＨＰＣ）１６、燃焼部１８、高圧タービン（ＨＰＴ）２０、低圧タービン（ＬＰＴ）２２、ファンケース２４、ＬＰＣケース２６、ＨＰＣケース２８、前方ストラット２９、ＨＰＴケース３０、一体型ケース／ステータアセンブリ３１、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂ、シャフト３４、シャフト３６、出口ガイドベーン３８、噴射器４０、ブレード４２、支持ロータ４４、ベーンエアフォイル部４６、ケース部３６、吸気Ａ、一次空気Ａp、（バイパス空気とも呼ばれる）二次空気Ａs、およびエンジン長手方向中心軸ＣLが示されている。
【０００９】
図示の実施例では、ガスタービンエンジン１０は、本発明の利点が特に良好に示されるデュアルスプール・ターボファンエンジンである。動作原理が当該技術でよく知られているガスタービンエンジン１０は、エンジン長手方向中心軸ＣLを中心に同心状に配置されたファン１２、低圧圧縮機（ＬＰＣ）１４、高圧圧縮機（ＨＰＣ）１６、燃焼部１８、高圧タービン（ＨＰＴ）２０、および低圧タービン（ＬＰＴ）２２を備える。ファン１２は、外径においてファンケース２４に囲まれている。同様に、他のエンジン構成要素も外径において、ＬＰＣケース２６、ＨＰＣケース２８、ＨＰＴケース３０、および一体型ケース／ステータアセンブリ３１を含む種々の対応するエンジンケースに囲まれている。より具体的には、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂのケース部４８は、特定のエンジン構成要素を囲む。ファン１２およびＬＰＣ１４は、シャフト３４を介してＬＰＴ２２に連結されており、ファン１２、ＬＰＣ１４、ＬＰＴ２２、およびシャフト３４は、合わせて低圧スプールを構成する。ＨＰＣ１６は、シャフト３６を介してＨＰＴ２０に連結されており、ＨＰＣ１６、ＨＰＴ２０、およびシャフト３６は、合わせて高圧スプールを構成する。
【００１０】
吸気Ａは、エンジン１０に流入し、ファン１２を通過後に一次空気Ａpの流れと二次空気Ａsの流れに分かれる。ファン１２は、（図示のように直接もしくは図示されていないギアボックスを介して）シャフト３４を介して低圧タービン２２によって回転し、出口ガイドベーン３８を介して（バイパス空気とも呼ばれる）二次空気Ａsを加速させてエンジン１０の推力出力の大部分を発生させる。（ガス通路空気とも呼ばれる）一次空気Ａpは、最初に低圧圧縮機１４に導かれ、続いて高圧圧縮機１６に導かれる。ＬＰＣ１４とＨＰＣ１６は、協働して一次空気Ａpの圧力を徐々に上昇させる。ＨＰＣ１６は、シャフト３４を介してＨＰＴ２０によって回転し、燃焼部１８に圧縮空気を供給する。圧縮空気は、燃焼プロセスを実行して高圧タービン２０と低圧タービン２２を回転させるために必要な高エネルギガスを発生させるように、噴射器４０からの燃料とともに燃焼器１８に供給される。低圧タービン２２は、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂのブレード４２およびベーンエアフォイル部４６によって構成される。一次空気Ａpは、引き続きガスタービンエンジン１０を通り、排気ノズルを通過してさらに推力を発生させる。
【００１１】
一次空気Ａpは、ＬＰＣ１４およびＨＰＣ１６において圧縮されるとともに、圧力およびエネルギを増加させるために燃焼器１８（図１参照）における燃焼プロセスに寄与した後、ブレード４２によって一次空気Ａpの流れからエネルギが抽出されるようにＨＰＴ２０およびＬＰＴ２２を通って流れる。一次空気Ａpは、ブレード４２に衝突して支持ロータ４４およびシャフト３４の回転を引き起こす。燃焼プロセスの効率を維持するためには、一次空気Ａpが流れる通路の封止が必要である。ベーンエアフォイル部４６およびブレード４２の端部をケース部４８および支持ロータからそれぞれ延在する箇所で封止することが特に有利である。例えば、エンジン１０の機械的な効率を維持するためには、一次空気Ａpに与えられたエネルギが確実に回転シャフト３４の有用な仕事に変換される必要がある。ブレード４２およびベーンエアフォイル部４６の端部における間隙を通ってＬＰＴ２２から漏れる空気は、エンジンの効率を低下させる。
【００１２】
図１には、本発明の一実施例が示されており、代替的な実施例もある。例えば、エンジン１０は、スリースプールエンジンとすることもできる。このような実施例では、エンジン１０は、ＬＰＣ１４とＨＰＣ１６の間に中間圧縮機を有するとともに、ＨＰＴ２０とＬＰＴ２２との間に中間タービンを有し、中間圧縮機は追加のシャフトによって中間タービンに連結される。
【００１３】
図２は、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａを含むＬＰＴ２２の断面図である。図２には、ＬＰＴ２２、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ、ブレード４２、支持ロータ４４、ベーンエアフォイル部４６、ケース部４８、ボックス構造部５０、第１の段５２，第２の段５４、第１の径方向支持体５６、第２の径方向支持体５８、外側リング６０、内側リング６１、ベーン６２、取付フランジ６３Ａ，６３Ｂ、周方向取付孔６４、軸方向取付孔６６、摩耗体６８、およびナイフエッジシール７０が示されている。一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂは、必ずしも同一ではないが、ここでは一体型ケース／ステータセグメント３２Ａは一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂを代表して示す。
【００１４】
典型的な例では、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａは、ケース部４８から延在するボックス構造部５０および取付フランジ６３Ａ，６３Ｂと、ボックス構造部５０から延在するベーンエアフォイル部４６と、を含む。より具体的には、ケース部４８は、エンジン長手方向中心軸ＣL（図１参照）を中心とする円筒形であり、実質的に半球体を画成する。取付フランジ６３Ａ，６３Ｂが、ケース部４８の端部から径方向外向きに延在する。一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの軸方向に方向づけられた部分に沿って、取付フランジ６３Ａは、（エンジンの水線とも呼ばれる）中心線に沿って複数の周方向取付孔６４を有する。一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの周方向に方向づけられた部分に沿って、取付フランジ６３Ｂは複数の軸方向取付孔６６を有する。
【００１５】
ボックス構造部５０は、ケース部４８から径方向内向きに延在する。図示の実施例では、ボックス構造部５０が、第１の段５２と第２の段５４との２段で、ケース部４８に沿って周方向に配置されている。第１の段５２は、第２の段５４から軸方向に離間されている。各々のボックス構造部５０は、第１の径方向支持体５６、第２の径方向支持体５８、および外側リング６０を含む。第１の径方向支持体５６と第２の径方向支持体５８とは、ケース部４８から径方向内向きに延在するとともに互いから軸方向に離間されている。外側リング６０は、第１の径方向支持体５６と第２の径方向支持体５８との間で軸方向に延在し、ケース部４８から径方向に離間されている。図示の実施例では、外側リング６０は、ケース部４８の形状を実質的に追従する。
【００１６】
ベーンエアフォイル部４６は、ボックス構造部６０の外側リング６０から径方向内向きに延在する。より具体的には、ベーン６２は、外側リング６０から径方向内向きに延在し、内側リング６１で終端となる。外側リング６０と内側リング６１の構成については、図３Ａ，図３Ｂを参照して以下でより詳細に説明する。
【００１７】
ベーンエアフォイル部４６、ボックス構造部５０、ケース部４８および取付フランジ６３Ａ，６３Ｂは、併せて単一の一体型ケース／ステータセグメント３２Ａを成す。一体型ケース／ステータセグメント３２Ａは、セラミック基複合（ＣＭＣ）材料で構成されている。ＣＭＣ材料は、セラミック母材に埋設されたセラミック繊維を有し、セラミック繊維は、母材の投入前に積層される。これにより、一体構造を構成するように接着されるＣＭＣ織物材料で一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの複雑な形状を作製することができる。一体型ケース／ステータセグメント３２Ａは、炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素（ＳｉＣ／ＳｉＣ）およびＳ２００炭化ケイ素セラミック基複合材料を含むがこれらに限定されない種々の特定のＣＭＣ材料で構成可能である。さらに、一体型ケース／ステータセグメント３２ＡをＣＭＣ材料で初期形成した後で一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの特徴部を最終形状に機械加工するとともに／または一体型ケース／ステータセグメント３２Ａにコーティングを追加することができる。
【００１８】
ケース部４８およびベーンエアフォイル部４６の両方から、摩耗体６８が径方向内向きに延在する。摩耗体６８は、ＬＰＴ２２において封止を向上させるためにブレード４２およびベーンエアフォイル部４６の端部に設けられたナイフエッジシールと相互作用する犠牲材料である。
【００１９】
ブレード４２は、ＬＰＴ２２の動作時に回転するように、支持ロータ４４を介してシャフト３４（図１参照）に接続されている。一体型ケース／ステータセグメント３２Ａは、ＬＰＴ２２の動作時に静止状態に保たれる。よって、ベーンエアフォイル部４６は、ＬＰＴ２２の動作時に静止状態に保たれる。一次空気Ａp（図１参照）がベーンエアフォイル部４６を通過するときに膨張してブレード４２から跳ね返ると、ベーンエアフォイル部４６に力が加わる。この力は、ボックス構造部５０を介して伝達され、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ内で分散される。
【００２０】
一体型ケース／ステータアセンブリ３１（図１参照）は、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの取付フランジ６３Ａによって示されるように水線に沿って半部に分割される。従って、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａをガスタービンエンジン１０に設置するには、シャフト３４（図１参照）と（図１に示すエンジン長手方向中心軸ＣLに沿って）同軸となるようにシャフト３４を中心に一体型ケース／ステータセグメント３２Ａを径方向に配置する。次いで、一体型ケース／ステータセグメント３２Ｂ（図１参照）も、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの反対側でシャフト３４を中心に径方向に配置する。一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂは、周方向取付孔６４に締結具を周方向に挿入することにより互いに固定され、一体型ケース／ステータアセンブリ３１を成す。これは、シャフト３４の一部を取り囲む。続いて、一体型ケース／ステータアセンブリ３１は、ＨＰＴケース３０または前方ストラット２９（共に図１参照）などのガスタービンエンジン１０の他の部分に取り付けられる。このような取付けは、軸方向取付孔６６に締結具を軸方向に挿入することによりなされる。
【００２１】
図２に示すＬＰＴ２２の構成要素、配置および組立てにより、一体型ケース／ステータセグメント３２を一体成形のＣＭＣ材料で構成することが可能となる。これにより、ＣＭＣ材料の耐熱特性のために断熱材が不要となり、ケース部４８に摩耗体６８を直接取り付けることができる。さらに、ボックス構造部５０によって、ベーンエアフォイル部４６に加わる力がケース部４８の広い範囲に分散され、ベーンエアフォイル部４６が一次空気Ａp（図１参照）によって破壊されることがない。ボックス構造部５０は、径方向で比較的短くすることもでき、これにより、ケース部４８と外側リング６０との距離が最小になる。さらに、取付フランジ６３Ａによって、一体型ケース／ステータ３２Ａ，３２Ｂを互いに周方向に取り付けることが可能となり、取付フランジ６３Ｂによって、一体型ケース／ステータ３２Ａ，３２Ｂをガスタービンエンジン１０の他の構成要素（図１参照）に軸方向に取り付けることが可能になる。
【００２２】
図２には、本発明の一実施例が示されており、代替的な実施例もある。例えば、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａは、ＣＭＣ材料以外の材料で形成されたインサートを含みうる。例えば、ＣＭＣ材料は、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの特徴部の補強のためにニッケル合金製ブレースの周りに形成することができる。
【００２３】
図３Ａは、図２の３−３線に沿った一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの前方断面図である。図３Ａには、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ、ベーンエアフォイル部４６、ケース部４８、ボックス構造部５０、第１の径方向支持体５６、外側リング６０、内側リング６１、およびベーン６２が示されている。上述したように、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂは必ずしも同一ではないが、ここでは一体型ケース／ステータセグメント３２Ａは一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂを代表して示す。
【００２４】
上述したように、ボックス構造部５０は、ケース部４８から径方向内向きに延在し、第１の径方向支持体５６、第２の径方向支持体５８（図２参照）、および外側リング６０によって構成される。図示の実施例では、第１の径方向支持体５６および第２の径方向支持体５８は、ケース部４８から離れるに従って周方向で幅が狭くなっている。従って、径方向支持体５６，５８は、実質的に台形である。さらに、対となった径方向支持体５６，５８は、ベーン６２が外側リング６０から延在する箇所の径方向外側に配置されている。
【００２５】
外側リング６０は、対となった径方向支持体５６，５８の間で周方向に延在する。これにより、外側リング６０は、実質的に半球体を画成する。同様に、内側リング６１も、ベーン６２の間で周方向に延在し、実質的に半球体を画成する。 図３Ａに示されている一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの構成要素および配置により、ＬＰＴ２２（図２参照）を通って一次空気Ａp（図１参照）がより滑らかに流れることが可能になる。これは、外側リング６０と内側リング６１とが、ボックス構造５０やナイフエッジシール７０（図２参照）などの複雑な特徴部から離れるように一次空気Ａpを導くためである。さらに、ガスタービンエンジン１０（図１参照）が組み立てられると、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａでは、エンジンの水線に２つの径方向シールのみが存在する。これにより、エンジン効率を低下させるおそれがある漏れが最小になる。
【００２６】
図３Ｂは、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの他の実施例の図２の３−３線に沿った前方断面図である。図３Ｂには、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ、ベーンエアフォイル部４６、ケース部４８、ボックス構造部５０、第１の径方向支持体５６、外側リング６０、および内側リング６１が示されている。上述したように、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂは必ずしも同一ではないが、ここでは一体型ケース／ステータセグメント３２Ａは一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂを代表して示す。
【００２７】
図示の実施例では、第１の径方向支持体５６および第２の径方向支持体５８（図２参照）は、径方向長さに沿って実質的に幅が同じなので、径方向支持体５６，５８は実質的に矩形である。さらに、径方向支持体５６，５８は、複数のベーン６２の径方向外側に配置されている。
【００２８】
図３Ｂに示されている一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの他の実施例の構成要素および配置により、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａをベーン６２が互いに近接して配置された比較的小型のエンジンで使用することができる。
【００２９】
本発明は、種々の利益や利点を提供することが認識されるであろう。例えば、一体型ケース／セグメント３２ＡにＣＭＣ材料を使用することにより、機械加工などの伝統的な製造方法では製造が困難な複雑な特徴部の形成が可能になる。他の例として、一つには一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの特徴部が締結具によって連結されるのではなく一体に設けられるため、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの一体構造によって重量が減少する。さらに、他の例として、漏れが最小になる。これは、一つには外側リング６０と内側リング６１とが、ガス流れがケース部４８に到達するのを実質的に防止するためである。また、ベーンエアフォイル部４６の径方向に分離した多数のセグメントがないことによる。
【００３０】
例示的な実施例を参照して本発明を説明したが、当業者であれば分かるように、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更が可能であるとともに要素を同等物に置き換えることができる。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱せずに、特定の状況や材料を本発明の教示に適合させるように多くの改良が可能である。よって、本発明は、開示した特定の実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲内の全ての実施例を含むものである。
【符号の説明】
【００３１】
１０…ガスタービンエンジン
１４…低圧圧縮機
１６…高圧圧縮機
１８…燃焼部
２０…高圧タービン
２２…低圧タービン
３１…一体型ケース／ステータセグメント
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ガスタービンエンジンに関し、特に、ガスタービンエンジンの低圧タービンの一体型ケース／ステータベーン構成要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、典型的な例では、エンジンの中心線を中心として実質的に軸方向の直列流路を形成するようにエンジンケース内に配置された高圧スプール、燃焼システム、および低圧スプールを含む。高圧スプールは、高圧タービンと、高圧タービンから軸方向前方に延在する高圧シャフトと、高圧シャフトの前方端に連結された高圧圧縮機と、を含む。低圧スプールは、高圧タービンの下流に配置された低圧タービンと、一般に高圧シャフトを通って同軸状に延在する低圧シャフトと、高圧圧縮機の前方で、低圧シャフトの前方端に連結された低圧圧縮機と、を含む。燃焼システムは、高圧圧縮機と高圧タービンとの間に配置され、圧縮機からの圧縮空気と燃料噴射システムによって供給される燃料を受け入れる。燃焼システム内では、燃焼プロセスが実行され、この燃焼プロセスによって、推力を発生させるとともに燃焼プロセスを持続させるために圧縮機を駆動する高圧タービンおよび低圧タービンを回転させる高エネルギガスが発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
圧縮機およびタービンは、エンジンケースの軸方向流路内でエンジンの中心軸を中心に径方向に配列されたブレードおよびベーンの交互の段から構成される。例えば、低圧タービンでは、ブレードはエンジン中心線を中心に回転するように低圧シャフトに連結されており、ベーンはブレードの間で静止状態に保たれるようにエンジンケースによって支持される。典型的な例では、単独でもしくは小さいクラスタ単位でベーンを取り付けるためにフックが使用される。このようなフックは、複雑な機械加工特徴部に起因する熱機械疲労や低サイクル疲労による割れ領域を生じさせるだけでなく、ベーンまたはベーンクラスタの間の間隙によって、エンジンの効率を低下させてエンジンケースに高温箇所を生じさせるおそれがある漏れ通路が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によると、ガスタービンエンジンは、圧縮機、燃焼部、およびタービンを備える。タービンは、セラミック基複合材料で構成された一体型ケース／ステータセグメントを有する。
【０００５】
他の実施例では、ガスタービンエンジンの一体型ケース／ステータセグメントは、ケース部、ボックス構造部、およびベーンエアフォイル部を備える。ケース部は、軸を中心とした円筒形である。ボックス構造部は、ケース部から径方向内向きに延在するとともに、２つの径方向支持体と径方向支持体の間に延在する外側リングとを有する。ベーンエアフォイル部は、外側リングから径方向内向きに延在する。ケース部、ボックス構造部、およびベーンエアフォイル部は、単一の一体型構成要素を成す。
【０００６】
他の実施例では、ガスタービンエンジンの一体型ケース／ステータアセンブリは、第１の一体型ケース／ステータセグメントと、第２の一体型ケース／ステータセグメントと、を有する。第１および第２の一体型ケース／ステータセグメントは、セラミック複合材料で構成されるとともに単一の一体型構成要素を成す。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ガスタービンエンジンの概略的な側断面図である。
【図２】一体型ケース／ステータベーン構成要素を含む低圧タービンの側断面図である。
【図３Ａ】一体型ケース／ステータベーン構成要素の図２の３−３線に沿った前方断面図である。
【図３Ｂ】他の実施例の一体型ケース／ステータベーン構成要素の図２の３−３線に沿った前方断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、一体型ケース／ステータベーン構成要素が使用されたガスタービンエンジン１０の断面を示している。図１は、典型的に航空機の推進に使用されるガスタービンエンジンを示しているが、本発明はガスタービン発電機やロータを支持するシャフト駆動のタービンを有する他の類似システムにも容易に適用可能である。図１には、ガスタービンエンジン１０、ファン１２、低圧圧縮機（ＬＰＣ）１４、高圧圧縮機（ＨＰＣ）１６、燃焼部１８、高圧タービン（ＨＰＴ）２０、低圧タービン（ＬＰＴ）２２、ファンケース２４、ＬＰＣケース２６、ＨＰＣケース２８、前方ストラット２９、ＨＰＴケース３０、一体型ケース／ステータアセンブリ３１、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂ、シャフト３４、シャフト３６、出口ガイドベーン３８、噴射器４０、ブレード４２、支持ロータ４４、ベーンエアフォイル部４６、ケース部３６、吸気Ａ、一次空気Ａp、（バイパス空気とも呼ばれる）二次空気Ａs、およびエンジン長手方向中心軸ＣLが示されている。
【０００９】
図示の実施例では、ガスタービンエンジン１０は、本発明の利点が特に良好に示されるデュアルスプール・ターボファンエンジンである。動作原理が当該技術でよく知られているガスタービンエンジン１０は、エンジン長手方向中心軸ＣLを中心に同心状に配置されたファン１２、低圧圧縮機（ＬＰＣ）１４、高圧圧縮機（ＨＰＣ）１６、燃焼部１８、高圧タービン（ＨＰＴ）２０、および低圧タービン（ＬＰＴ）２２を備える。ファン１２は、外径においてファンケース２４に囲まれている。同様に、他のエンジン構成要素も外径において、ＬＰＣケース２６、ＨＰＣケース２８、ＨＰＴケース３０、および一体型ケース／ステータアセンブリ３１を含む種々の対応するエンジンケースに囲まれている。より具体的には、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂのケース部４８は、特定のエンジン構成要素を囲む。ファン１２およびＬＰＣ１４は、シャフト３４を介してＬＰＴ２２に連結されており、ファン１２、ＬＰＣ１４、ＬＰＴ２２、およびシャフト３４は、合わせて低圧スプールを構成する。ＨＰＣ１６は、シャフト３６を介してＨＰＴ２０に連結されており、ＨＰＣ１６、ＨＰＴ２０、およびシャフト３６は、合わせて高圧スプールを構成する。
【００１０】
吸気Ａは、エンジン１０に流入し、ファン１２を通過後に一次空気Ａpの流れと二次空気Ａsの流れに分かれる。ファン１２は、（図示のように直接もしくは図示されていないギアボックスを介して）シャフト３４を介して低圧タービン２２によって回転し、出口ガイドベーン３８を介して（バイパス空気とも呼ばれる）二次空気Ａsを加速させてエンジン１０の推力出力の大部分を発生させる。（ガス通路空気とも呼ばれる）一次空気Ａpは、最初に低圧圧縮機１４に導かれ、続いて高圧圧縮機１６に導かれる。ＬＰＣ１４とＨＰＣ１６は、協働して一次空気Ａpの圧力を徐々に上昇させる。ＨＰＣ１６は、シャフト３４を介してＨＰＴ２０によって回転し、燃焼部１８に圧縮空気を供給する。圧縮空気は、燃焼プロセスを実行して高圧タービン２０と低圧タービン２２を回転させるために必要な高エネルギガスを発生させるように、噴射器４０からの燃料とともに燃焼器１８に供給される。低圧タービン２２は、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂのブレード４２およびベーンエアフォイル部４６によって構成される。一次空気Ａpは、引き続きガスタービンエンジン１０を通り、排気ノズルを通過してさらに推力を発生させる。
【００１１】
一次空気Ａpは、ＬＰＣ１４およびＨＰＣ１６において圧縮されるとともに、圧力およびエネルギを増加させるために燃焼器１８（図１参照）における燃焼プロセスに寄与した後、ブレード４２によって一次空気Ａpの流れからエネルギが抽出されるようにＨＰＴ２０およびＬＰＴ２２を通って流れる。一次空気Ａpは、ブレード４２に衝突して支持ロータ４４およびシャフト３４の回転を引き起こす。燃焼プロセスの効率を維持するためには、一次空気Ａpが流れる通路の封止が必要である。ベーンエアフォイル部４６およびブレード４２の端部をケース部４８および支持ロータからそれぞれ延在する箇所で封止することが特に有利である。例えば、エンジン１０の機械的な効率を維持するためには、一次空気Ａpに与えられたエネルギが確実に回転シャフト３４の有用な仕事に変換される必要がある。ブレード４２およびベーンエアフォイル部４６の端部における間隙を通ってＬＰＴ２２から漏れる空気は、エンジンの効率を低下させる。
【００１２】
図１には、本発明の一実施例が示されており、代替的な実施例もある。例えば、エンジン１０は、スリースプールエンジンとすることもできる。このような実施例では、エンジン１０は、ＬＰＣ１４とＨＰＣ１６の間に中間圧縮機を有するとともに、ＨＰＴ２０とＬＰＴ２２との間に中間タービンを有し、中間圧縮機は追加のシャフトによって中間タービンに連結される。
【００１３】
図２は、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａを含むＬＰＴ２２の断面図である。図２には、ＬＰＴ２２、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ、ブレード４２、支持ロータ４４、ベーンエアフォイル部４６、ケース部４８、ボックス構造部５０、第１の段５２，第２の段５４、第１の径方向支持体５６、第２の径方向支持体５８、外側リング６０、内側リング６１、ベーン６２、取付フランジ６３Ａ，６３Ｂ、周方向取付孔６４、軸方向取付孔６６、摩耗体６８、およびナイフエッジシール７０が示されている。一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂは、必ずしも同一ではないが、ここでは一体型ケース／ステータセグメント３２Ａは一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂを代表して示す。
【００１４】
典型的な例では、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａは、ケース部４８から延在するボックス構造部５０および取付フランジ６３Ａ，６３Ｂと、ボックス構造部５０から延在するベーンエアフォイル部４６と、を含む。より具体的には、ケース部４８は、エンジン長手方向中心軸ＣL（図１参照）を中心とする円筒形であり、実質的に半球体を画成する。取付フランジ６３Ａ，６３Ｂが、ケース部４８の端部から径方向外向きに延在する。一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの軸方向に方向づけられた部分に沿って、取付フランジ６３Ａは、（エンジンの水線とも呼ばれる）中心線に沿って複数の周方向取付孔６４を有する。一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの周方向に方向づけられた部分に沿って、取付フランジ６３Ｂは複数の軸方向取付孔６６を有する。
【００１５】
ボックス構造部５０は、ケース部４８から径方向内向きに延在する。図示の実施例では、ボックス構造部５０が、第１の段５２と第２の段５４との２段で、ケース部４８に沿って周方向に配置されている。第１の段５２は、第２の段５４から軸方向に離間されている。各々のボックス構造部５０は、第１の径方向支持体５６、第２の径方向支持体５８、および外側リング６０を含む。第１の径方向支持体５６と第２の径方向支持体５８とは、ケース部４８から径方向内向きに延在するとともに互いから軸方向に離間されている。外側リング６０は、第１の径方向支持体５６と第２の径方向支持体５８との間で軸方向に延在し、ケース部４８から径方向に離間されている。図示の実施例では、外側リング６０は、ケース部４８の形状を実質的に追従する。
【００１６】
ベーンエアフォイル部４６は、ボックス構造部６０の外側リング６０から径方向内向きに延在する。より具体的には、ベーン６２は、外側リング６０から径方向内向きに延在し、内側リング６１で終端となる。外側リング６０と内側リング６１の構成については、図３Ａ，図３Ｂを参照して以下でより詳細に説明する。
【００１７】
ベーンエアフォイル部４６、ボックス構造部５０、ケース部４８および取付フランジ６３Ａ，６３Ｂは、併せて単一の一体型ケース／ステータセグメント３２Ａを成す。一体型ケース／ステータセグメント３２Ａは、セラミック基複合（ＣＭＣ）材料で構成されている。ＣＭＣ材料は、セラミック母材に埋設されたセラミック繊維を有し、セラミック繊維は、母材の投入前に積層される。これにより、一体構造を構成するように接着されるＣＭＣ織物材料で一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの複雑な形状を作製することができる。一体型ケース／ステータセグメント３２Ａは、炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素（ＳｉＣ／ＳｉＣ）およびＳ２００炭化ケイ素セラミック基複合材料を含むがこれらに限定されない種々の特定のＣＭＣ材料で構成可能である。さらに、一体型ケース／ステータセグメント３２ＡをＣＭＣ材料で初期形成した後で一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの特徴部を最終形状に機械加工するとともに／または一体型ケース／ステータセグメント３２Ａにコーティングを追加することができる。
【００１８】
ケース部４８およびベーンエアフォイル部４６の両方から、摩耗体６８が径方向内向きに延在する。摩耗体６８は、ＬＰＴ２２において封止を向上させるためにブレード４２およびベーンエアフォイル部４６の端部に設けられたナイフエッジシールと相互作用する犠牲材料である。
【００１９】
ブレード４２は、ＬＰＴ２２の動作時に回転するように、支持ロータ４４を介してシャフト３４（図１参照）に接続されている。一体型ケース／ステータセグメント３２Ａは、ＬＰＴ２２の動作時に静止状態に保たれる。よって、ベーンエアフォイル部４６は、ＬＰＴ２２の動作時に静止状態に保たれる。一次空気Ａp（図１参照）がベーンエアフォイル部４６を通過するときに膨張してブレード４２から跳ね返ると、ベーンエアフォイル部４６に力が加わる。この力は、ボックス構造部５０を介して伝達され、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ内で分散される。
【００２０】
一体型ケース／ステータアセンブリ３１（図１参照）は、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの取付フランジ６３Ａによって示されるように水線に沿って半部に分割される。従って、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａをガスタービンエンジン１０に設置するには、シャフト３４（図１参照）と（図１に示すエンジン長手方向中心軸ＣLに沿って）同軸となるようにシャフト３４を中心に一体型ケース／ステータセグメント３２Ａを径方向に配置する。次いで、一体型ケース／ステータセグメント３２Ｂ（図１参照）も、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの反対側でシャフト３４を中心に径方向に配置する。一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂは、周方向取付孔６４に締結具を周方向に挿入することにより互いに固定され、一体型ケース／ステータアセンブリ３１を成す。これは、シャフト３４の一部を取り囲む。続いて、一体型ケース／ステータアセンブリ３１は、ＨＰＴケース３０または前方ストラット２９（共に図１参照）などのガスタービンエンジン１０の他の部分に取り付けられる。このような取付けは、軸方向取付孔６６に締結具を軸方向に挿入することによりなされる。
【００２１】
図２に示すＬＰＴ２２の構成要素、配置および組立てにより、一体型ケース／ステータセグメント３２を一体成形のＣＭＣ材料で構成することが可能となる。これにより、ＣＭＣ材料の耐熱特性のために断熱材が不要となり、ケース部４８に摩耗体６８を直接取り付けることができる。さらに、ボックス構造部５０によって、ベーンエアフォイル部４６に加わる力がケース部４８の広い範囲に分散され、ベーンエアフォイル部４６が一次空気Ａp（図１参照）によって破壊されることがない。ボックス構造部５０は、径方向で比較的短くすることもでき、これにより、ケース部４８と外側リング６０との距離が最小になる。さらに、取付フランジ６３Ａによって、一体型ケース／ステータ３２Ａ，３２Ｂを互いに周方向に取り付けることが可能となり、取付フランジ６３Ｂによって、一体型ケース／ステータ３２Ａ，３２Ｂをガスタービンエンジン１０の他の構成要素（図１参照）に軸方向に取り付けることが可能になる。
【００２２】
図２には、本発明の一実施例が示されており、代替的な実施例もある。例えば、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａは、ＣＭＣ材料以外の材料で形成されたインサートを含みうる。例えば、ＣＭＣ材料は、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの特徴部の補強のためにニッケル合金製ブレースの周りに形成することができる。
【００２３】
図３Ａは、図２の３−３線に沿った一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの前方断面図である。図３Ａには、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ、ベーンエアフォイル部４６、ケース部４８、ボックス構造部５０、第１の径方向支持体５６、外側リング６０、内側リング６１、およびベーン６２が示されている。上述したように、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂは必ずしも同一ではないが、ここでは一体型ケース／ステータセグメント３２Ａは一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂを代表して示す。
【００２４】
上述したように、ボックス構造部５０は、ケース部４８から径方向内向きに延在し、第１の径方向支持体５６、第２の径方向支持体５８（図２参照）、および外側リング６０によって構成される。図示の実施例では、第１の径方向支持体５６および第２の径方向支持体５８は、ケース部４８から離れるに従って周方向で幅が狭くなっている。従って、径方向支持体５６，５８は、実質的に台形である。さらに、対となった径方向支持体５６，５８は、ベーン６２が外側リング６０から延在する箇所の径方向外側に配置されている。
【００２５】
外側リング６０は、対となった径方向支持体５６，５８の間で周方向に延在する。これにより、外側リング６０は、実質的に半球体を画成する。同様に、内側リング６１も、ベーン６２の間で周方向に延在し、実質的に半球体を画成する。 図３Ａに示されている一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの構成要素および配置により、ＬＰＴ２２（図２参照）を通って一次空気Ａp（図１参照）がより滑らかに流れることが可能になる。これは、外側リング６０と内側リング６１とが、ボックス構造５０やナイフエッジシール７０（図２参照）などの複雑な特徴部から離れるように一次空気Ａpを導くためである。さらに、ガスタービンエンジン１０（図１参照）が組み立てられると、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａでは、エンジンの水線に２つの径方向シールのみが存在する。これにより、エンジン効率を低下させるおそれがある漏れが最小になる。
【００２６】
図３Ｂは、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの他の実施例の図２の３−３線に沿った前方断面図である。図３Ｂには、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ、ベーンエアフォイル部４６、ケース部４８、ボックス構造部５０、第１の径方向支持体５６、外側リング６０、および内側リング６１が示されている。上述したように、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂは必ずしも同一ではないが、ここでは一体型ケース／ステータセグメント３２Ａは一体型ケース／ステータセグメント３２Ａ，３２Ｂを代表して示す。
【００２７】
図示の実施例では、第１の径方向支持体５６および第２の径方向支持体５８（図２参照）は、径方向長さに沿って実質的に幅が同じなので、径方向支持体５６，５８は実質的に矩形である。さらに、径方向支持体５６，５８は、複数のベーン６２の径方向外側に配置されている。
【００２８】
図３Ｂに示されている一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの他の実施例の構成要素および配置により、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａをベーン６２が互いに近接して配置された比較的小型のエンジンで使用することができる。
【００２９】
本発明は、種々の利益や利点を提供することが認識されるであろう。例えば、一体型ケース／セグメント３２ＡにＣＭＣ材料を使用することにより、機械加工などの伝統的な製造方法では製造が困難な複雑な特徴部の形成が可能になる。他の例として、一つには一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの特徴部が締結具によって連結されるのではなく一体に設けられるため、一体型ケース／ステータセグメント３２Ａの一体構造によって重量が減少する。さらに、他の例として、漏れが最小になる。これは、一つには外側リング６０と内側リング６１とが、ガス流れがケース部４８に到達するのを実質的に防止するためである。また、ベーンエアフォイル部４６の径方向に分離した多数のセグメントがないことによる。
【００３０】
例示的な実施例を参照して本発明を説明したが、当業者であれば分かるように、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更が可能であるとともに要素を同等物に置き換えることができる。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱せずに、特定の状況や材料を本発明の教示に適合させるように多くの改良が可能である。よって、本発明は、開示した特定の実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲内の全ての実施例を含むものである。
【符号の説明】
【００３１】
１０…ガスタービンエンジン
１４…低圧圧縮機
１６…高圧圧縮機
１８…燃焼部
２０…高圧タービン
２２…低圧タービン
３１…一体型ケース／ステータセグメント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、
燃焼部と、
タービンと、を備え、前記タービンは、セラミック基複合材料で構成された第１の一体型ケース／ステータセグメントを有することを特徴とするガスタービンエンジン。
【請求項２】
第１の一体型ケース／ステータセグメントは、一体構造を有することを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項３】
第１の一体型ケース／ステータセグメントは、
ガスタービンエンジンの軸を中心として実質的に円筒形である第１のケース部と、
第１のケース部から径方向内向きに延在する第１のボックス構造部と、を有し、
第１のボックス構造部は、
径方向内向きに延在するとともに互いから軸方向に離間された第１の径方向支持体および第２の径方向支持体と、
第１および第２の径方向支持体の間に延在するとともに、第１のケース部から離間された外側リングと、を含み、
さらに、前記外側リングから径方向内向きに延在する第１のベーンエアフォイル部を有し、
第１のケース部、第１のボックス構造部、および第１のベーンエアフォイル部は、単一の一体型構成要素を成すことを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項４】
第１のベーンエアフォイル部は、
前記外側リングから径方向内向きに延在する第１のベーンおよび第２のベーンと、
第１および第２のベーンの間に延在するとともに、前記外側リングから径方向に離間された内側リングと、を有することを特徴とする請求項３記載のガスタービンエンジン。
【請求項５】
第１の一体型ケース／ステータセグメントは、セラミック基複合材料に加えて金属製補強材を含むことを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項６】
第１の一体型ケース／ステータセグメントは、エンジンケースに軸方向で固定されていることを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項７】
第１の一体型ケース／ステータセグメントは、半球体を画成することを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項８】
第２の一体型ケース／ステータセグメントをさらに備え、この第２の一体型ケース／ステータセグメントは、半球体を画成するとともに、一体型のケース／ステータアセンブリを成すように第１の一体型ケース／ステータセグメントに周方向で固定されていることを特徴とする請求項７記載のガスタービンエンジン。
【請求項９】
低圧シャフトに連結された複数のロータブレードと、
第１の一体型ケース／ステータセグメントに取り付けられるとともに、第１のケース部から径方向内向きに延在する摩耗材料と、をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項１０】
ガスタービンエンジン用の一体型ケース／ステータセグメントであって、この一体型ケース／ステータセグメントは、
軸を中心に湾曲した円筒形の第１のケース部と、
第１のケース部から径方向内向きに延在する第１のボックス構造部と、を備え、
第１のボックス構造部は、
径方向内向きに延在するとともに、互いから軸方向に離間された第１の径方向支持体および第２の径方向支持体と、
第１および第２の径方向支持体の間に延在するとともに、第１のケース部から離間された外側リングと、を有し、
第１のボックス構造部の外側リングから径方向内向きに延在する第１のベーンエアフォイル部をさらに備え、第１のケース部、第１のボックス構造部、および第１のベーンエアフォイル部は、単一の一体型構成要素を成すことを特徴とする一体型ケース／ステータセグメント。
【請求項１１】
第１のベーンエアフォイル部は、
前記外側リングから径方向内向きに延在する第１のベーンおよび第２のベーンと、
第１および第２のベーンの間に延在するとともに、前記外側リングから径方向に離間された内側リングと、を有することを特徴とする請求項１０記載の一体型ケース／ステータセグメント。
【請求項１２】
第１のケース部から径方向内向きに延在するとともに、第１のボックス構造体から軸方向に離間された第２のボックス構造体と、
第２のボックス構造体から径方向内向きに延在する第２のベーンエアフォイル部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１０記載の一体型ケース／ステータセグメント。
【請求項１３】
一体型ケース／ステータセグメントは、セラミック基複合材料で構成されることを特徴とする請求項１０記載の一体型ケース／ステータセグメント。
【請求項１４】
一体型ケース／ステータセグメントは、セラミック基複合材料に加えて金属製補強材を含むことを特徴とする請求項１３記載の一体型ケース／ステータセグメント。
【請求項１５】
第１のケース部は、半球体を画成することを特徴とする請求項１０記載の一体型ケース／ステータセグメント。
【請求項１６】
一体型ケース／ステータセグメントに取り付けられるとともに、第１のケース部から径方向内向きに延在する摩耗材料をさらに備えることを特徴とする請求項１０記載の一体型ケース／ステータセグメント。
【請求項１７】
ガスタービンエンジン用の一体型ケース／ステータアセンブリであって、
セラミック基複合材料で構成された第１の一体型ケース／ステータセグメントと、
セラミック基複合材料で構成された第２の一体型ケース／ステータセグメントと、を備え、第２の一体型ケース／ステータセグメントが第１の一体型ケース／ステータセグメントに取り付けられていることを特徴とする一体型ケース／ステータアセンブリ。
【請求項１８】
第１および第２の一体型ケース／ステータセグメントは、それぞれ実質的に半球体を画成することを特徴とする請求項１７記載の一体型ケース／ステータアセンブリ。
【請求項１９】
第１および第２の一体型ケース／ステータセグメントは、互いに周方向に取り付けられていることを特徴とする請求項１７記載の一体型ケース／ステータアセンブリ。
【請求項２０】
第１の一体型ケース／ステータセグメントは、
ガスタービンエンジンの軸を中心に湾曲した円筒形の第１のケース部と、
第１のケース部から径方向内向きに延在する第１のボックス構造部と、を備え、
第１のボックス構造部は、
径方向内向きに延在するとともに、互いから軸方向に離間された第１の径方向支持体および第２の径方向支持体と、
第１および第２の径方向支持体の間に延在するとともに、第１のケース部から離間された外側リングと、を有し、
前記外側リングから径方向内向きに延在する第１のベーンエアフォイル部をさらに備え、第１のケース部、第１のボックス構造部、および第１のベーンエアフォイル部が、単一の一体型構成要素を成すことを特徴とする請求項１７記載の一体型ケース／ステータアセンブリ。
【請求項１】
圧縮機と、
燃焼部と、
タービンと、を備え、前記タービンは、セラミック基複合材料で構成された第１の一体型ケース／ステータセグメントを有することを特徴とするガスタービンエンジン。
【請求項２】
第１の一体型ケース／ステータセグメントは、一体構造を有することを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項３】
第１の一体型ケース／ステータセグメントは、
ガスタービンエンジンの軸を中心として実質的に円筒形である第１のケース部と、
第１のケース部から径方向内向きに延在する第１のボックス構造部と、を有し、
第１のボックス構造部は、
径方向内向きに延在するとともに互いから軸方向に離間された第１の径方向支持体および第２の径方向支持体と、
第１および第２の径方向支持体の間に延在するとともに、第１のケース部から離間された外側リングと、を含み、
さらに、前記外側リングから径方向内向きに延在する第１のベーンエアフォイル部を有し、
第１のケース部、第１のボックス構造部、および第１のベーンエアフォイル部は、単一の一体型構成要素を成すことを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項４】
第１のベーンエアフォイル部は、
前記外側リングから径方向内向きに延在する第１のベーンおよび第２のベーンと、
第１および第２のベーンの間に延在するとともに、前記外側リングから径方向に離間された内側リングと、を有することを特徴とする請求項３記載のガスタービンエンジン。
【請求項５】
第１の一体型ケース／ステータセグメントは、セラミック基複合材料に加えて金属製補強材を含むことを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項６】
第１の一体型ケース／ステータセグメントは、エンジンケースに軸方向で固定されていることを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項７】
第１の一体型ケース／ステータセグメントは、半球体を画成することを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項８】
第２の一体型ケース／ステータセグメントをさらに備え、この第２の一体型ケース／ステータセグメントは、半球体を画成するとともに、一体型のケース／ステータアセンブリを成すように第１の一体型ケース／ステータセグメントに周方向で固定されていることを特徴とする請求項７記載のガスタービンエンジン。
【請求項９】
低圧シャフトに連結された複数のロータブレードと、
第１の一体型ケース／ステータセグメントに取り付けられるとともに、第１のケース部から径方向内向きに延在する摩耗材料と、をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項１０】
ガスタービンエンジン用の一体型ケース／ステータセグメントであって、この一体型ケース／ステータセグメントは、
軸を中心に湾曲した円筒形の第１のケース部と、
第１のケース部から径方向内向きに延在する第１のボックス構造部と、を備え、
第１のボックス構造部は、
径方向内向きに延在するとともに、互いから軸方向に離間された第１の径方向支持体および第２の径方向支持体と、
第１および第２の径方向支持体の間に延在するとともに、第１のケース部から離間された外側リングと、を有し、
第１のボックス構造部の外側リングから径方向内向きに延在する第１のベーンエアフォイル部をさらに備え、第１のケース部、第１のボックス構造部、および第１のベーンエアフォイル部は、単一の一体型構成要素を成すことを特徴とする一体型ケース／ステータセグメント。
【請求項１１】
第１のベーンエアフォイル部は、
前記外側リングから径方向内向きに延在する第１のベーンおよび第２のベーンと、
第１および第２のベーンの間に延在するとともに、前記外側リングから径方向に離間された内側リングと、を有することを特徴とする請求項１０記載の一体型ケース／ステータセグメント。
【請求項１２】
第１のケース部から径方向内向きに延在するとともに、第１のボックス構造体から軸方向に離間された第２のボックス構造体と、
第２のボックス構造体から径方向内向きに延在する第２のベーンエアフォイル部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１０記載の一体型ケース／ステータセグメント。
【請求項１３】
一体型ケース／ステータセグメントは、セラミック基複合材料で構成されることを特徴とする請求項１０記載の一体型ケース／ステータセグメント。
【請求項１４】
一体型ケース／ステータセグメントは、セラミック基複合材料に加えて金属製補強材を含むことを特徴とする請求項１３記載の一体型ケース／ステータセグメント。
【請求項１５】
第１のケース部は、半球体を画成することを特徴とする請求項１０記載の一体型ケース／ステータセグメント。
【請求項１６】
一体型ケース／ステータセグメントに取り付けられるとともに、第１のケース部から径方向内向きに延在する摩耗材料をさらに備えることを特徴とする請求項１０記載の一体型ケース／ステータセグメント。
【請求項１７】
ガスタービンエンジン用の一体型ケース／ステータアセンブリであって、
セラミック基複合材料で構成された第１の一体型ケース／ステータセグメントと、
セラミック基複合材料で構成された第２の一体型ケース／ステータセグメントと、を備え、第２の一体型ケース／ステータセグメントが第１の一体型ケース／ステータセグメントに取り付けられていることを特徴とする一体型ケース／ステータアセンブリ。
【請求項１８】
第１および第２の一体型ケース／ステータセグメントは、それぞれ実質的に半球体を画成することを特徴とする請求項１７記載の一体型ケース／ステータアセンブリ。
【請求項１９】
第１および第２の一体型ケース／ステータセグメントは、互いに周方向に取り付けられていることを特徴とする請求項１７記載の一体型ケース／ステータアセンブリ。
【請求項２０】
第１の一体型ケース／ステータセグメントは、
ガスタービンエンジンの軸を中心に湾曲した円筒形の第１のケース部と、
第１のケース部から径方向内向きに延在する第１のボックス構造部と、を備え、
第１のボックス構造部は、
径方向内向きに延在するとともに、互いから軸方向に離間された第１の径方向支持体および第２の径方向支持体と、
第１および第２の径方向支持体の間に延在するとともに、第１のケース部から離間された外側リングと、を有し、
前記外側リングから径方向内向きに延在する第１のベーンエアフォイル部をさらに備え、第１のケース部、第１のボックス構造部、および第１のベーンエアフォイル部が、単一の一体型構成要素を成すことを特徴とする請求項１７記載の一体型ケース／ステータアセンブリ。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【公開番号】特開２０１３−１１２７９（Ｐ２０１３−１１２７９Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４６２３２（Ｐ２０１２−１４６２３２）
【出願日】平成２４年６月２９日（２０１２．６．２９）
【出願人】（５９０００５４４９）ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイション (581)
【氏名又は名称原語表記】ＵＮＩＴＥＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月２９日（２０１２．６．２９）
【出願人】（５９０００５４４９）ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイション (581)
【氏名又は名称原語表記】ＵＮＩＴＥＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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