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JPH066907B2 - ジェット推進エンジンの支柱用ダンパアセンブリ - Google Patents
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JPH066907B2 - ジェット推進エンジンの支柱用ダンパアセンブリ - Google Patents

ジェット推進エンジンの支柱用ダンパアセンブリ

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JPH066907B2
JPH066907B2 JP2111913A JP11191390A JPH066907B2 JP H066907 B2 JPH066907 B2 JP H066907B2 JP 2111913 A JP2111913 A JP 2111913A JP 11191390 A JP11191390 A JP 11191390A JP H066907 B2 JPH066907 B2 JP H066907B2
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strut
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/668—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps damping or preventing mechanical vibrations
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明はジェット推進エンジンの中空ストラット（支
柱）に関し、特にジェット推進エンジンの支柱に用いる
ダンパ（振動減衰）アセンブリに関する。
従来技術 ジェット推進エンジンには、「遷音速」ジェット推進エ
ンジンとして知られる１群のエンジンが含まれる。この
ような遷音速ジェット推進エンジンは、遷音速または超
音速で作動することのできるターボファン型であること
が多い。遷音速ジェット推進エンジンは、代表的には、
その上流端が所定の空気流を与える寸法の入口を画定す
るフロント（前部）フレームと、前部フレームのすぐ後
に位置し入口空気流を加圧するファンとを含む。ファン
の下流にはコアエンジンが位置し、ここで加圧空気と混
合した燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成し、燃焼ガスを
排出してエンジンの推進力を得る。
前部フレームは、代表的には、鋳造した外側円筒形ケー
スまたはシュラウドおよび内側円周方向サポートまたは
ハブリングとを含み、これらの外側円筒形ケースと内側
円周方向ハブリングとの間に、半径方向外方へ延在する
多数の固定ストラット（支柱）が円周方向に間隔をあけ
て配置されている。通常、内部支柱スティフナ（補強
板）が支柱の壁間に配置されて支柱壁の座屈を防止す
る。
ファンは、代表的には、１列（または段）以上の多数の
ブレードアセンブリを回転するファンロータを含む。フ
ァンの組立または作動中、ブレードアセンブリ内または
ブレードアセンブリ間に物理的な振動が生じることがあ
る。たとえば、ロータの円周方向のまわりのブレードア
センブリの間隔、あるいはブレードアセンブリの切欠き
があるかにぶい前縁に関して振動が生じる。
ファンブレードを遷音速または超音速で作動させると
き、ファンの第１段ブレードアセンブリにおけるこれら
の物理的振動が、「多重純音」として知られる空気流圧
力パルスまたは変動を発生する。これらの多重純音は前
方に伝わり、支柱を固有振動数で励起または振動させ
る。この励起は広い範囲の振動数で起こる。
上述した構成には、サイクル疲労が大きく支柱に亀裂を
生じる原因となるという欠点がある。多重純音に基づく
減衰不足の第１曲げおよびねじり支柱固有振動数の励起
の結果として、亀裂が起こる。亀裂の生じた支柱の補修
は経費がかさむという欠点もある。この発明の１つの利
点は修理コストが低いことである。
発明の要旨 したがって、この発明の主たる目的は、ダンパアセンブ
リを装着して、多重純音の励起により支柱内に生じたエ
ネルギーを消散するのに十分な減衰をつくりだす構成と
した支柱を提供することにある。
この発明の別の目的は、多重純音の結果として生じる支
柱の振動および亀裂を低減するダンパアセンブリを提供
することにある。
この発明の他の目的は、第１および第２曲げおよびねじ
り固有振動数での支柱の減衰を増大することにある。
この発明のさらに他の目的は、支柱に後から仕様変更と
して加えるダンパアセンブリを提供し、前部フレームの
有効寿命をのばすことにある。
簡単に説明すると、上記目的を達成するこの発明の好適
な態様では、ジェット推進エンジンの前部フレームの支
柱に独特のダンパ（振動減衰）アセンブリを装着する。
このダンパアセンブリを支柱内部に配置して、ジェット
推進エンジンのファンが音速またはそれ以上の速度で作
動しているとき支柱の励起を起す空気流圧力パルスの結
果として生じる支柱の振動を減衰する。
したがって、この発明によれば、多重純音に基づく支柱
励起に起因するエネルギーを消散するのに十分な減衰が
得られる。この発明では、ダンパと支柱の壁との間に相
対運動を生じさせる。この発明によれば、クーロン減衰
が支柱とダンパアセンブリとの界面で生じてエネルギー
を消散するとともに支柱の亀裂を低減するのに十分な法
線力も得られる。さらに、この発明のダンパは、曲げま
たはたわみ時に生じるせん断応力にさらされたときに粘
弾性減衰を行なう。さらにまた、この発明では第１およ
び第２曲げおよびねじり固有振動数での支柱の減衰が増
大する。
この発明の他の目的、特徴および効果が一層よく理解で
きるように、以下に添付図面を参照しながらこの発明を
さらに詳細に説明する。
実施例の記載 図面中同じ符号は同じ部材を示す。第１図に、ターボフ
ァンジェット推進エンジンのようなジェット推進エンジ
ン１０の一部を示す。このジェット推進エンジン１０は
全体を１６で示すファンブレードを含むが、ファンブレ
ード１６は遷音速または超音速で作動できる適当な形式
のものとすることができる。
ジェット推進エンジン１０は全体を１２で示すフロント
（前部）フレームを含み、前部フレーム１２の上流端は
所定の空気流を与える寸法の入口１４を画定する。ジェ
ット推進エンジン１０は前部フレーム１２の下流にファ
ン１６を含む。ファン１６は入口１４からの空気流を加
圧し、少なくともその一部を下流にコアエンジン（図示
せず）に送給する。通常、コアエンジンの後方には、フ
ァン１６に、たとえばシャフト（図示せず）で相互連結
されたファンタービン（図示せず）が位置する。コアエ
ンジンは軸流圧縮機（図示せず）を含み、この圧縮機は
ファンから出てくる空気を圧縮または加圧してから燃焼
器（図示せず）に送り出す。燃焼器では、燃料を燃焼さ
せて高エネルギー燃焼ガスを生成し、これによりタービ
ン（図示せず）を駆動し、一方タービンで圧縮機を駆動
する。燃焼ガスはそのあとファンタービンに流入し、そ
れを駆動し、一方ファンタービンはファンを駆動する。
ジェット推進エンジン１０のさらに詳しい説明は、とも
に本出願人に譲渡されたサーギソン(Sargisson)の米国
特許第３，８７９，９４１号およびコッフ(Koff)らの米
国特許第４，０８０，７８５号に開示されているので、
それらを参照されたい。
ファン１６は、ファンロータ２０のまわりに円周方向に
間隔をあけて配置された多数のロータブード・アセンブ
リ１８を含む第１または前方ファン段を含む。前方ロー
タブレード・アセンブリ１８はそれぞれ、ブレードの翼
弦全体に延在する部分スパン（径間）シュラウド２２
を、隣りのブレード・アセンブリ１８の部分スパンシュ
ラウド２２と連接関係で含む。なお、ファン１６にはロ
ータブレード・アセンブリ１８の列または段が複数含ま
れることもある。
前部フレーム１２はファンロータ２０の直前またはすぐ
上流に位置する。前部フレーム１２は入口１４を形成す
る鋳造した外側円筒形ケースまたはシュラウド２４を含
む。前部フレーム１２は、全体を２６で示す多数のスト
ラット（支柱）を円周方向に間隔をあけて含み、これら
の支柱２６は内側円周方向サポートまたはハブリング２
８から半径方向外方へ外側円筒形ケース２４まで延在す
る。各支柱２６は、その直後またはすぐ下流に角度可変
な後縁フラップまたは入口案内ベーン３０を含む。内側
円周方向ハブリング２８は前方ファンシャフト軸受３４
を支持するための内方かつ前方に延在する円錐状延長部
３２を含む。なお、支柱２６は外側円筒形ケース２４お
よび内側円周方向ハブリング２８に対して固定されてい
る。
第１図および第２図を参照すると、支柱２６は連続なほ
ぼ円弧状の前縁３８から開放した後縁４０まで延在する
１対の支柱壁３６を含む。支柱３６は、支柱壁３６間に
位置し、後縁４０を閉止するほぼＵ字形の端部材または
支持部材４２を含む。支持部材４２は支柱壁３６にろう
付けなどにより固着されている。全体を４４で示す内部
支柱スティフナ（補強板）が、支柱２６の前縁３８から
後縁４０まで支柱壁３６間に配置され、支柱壁３６に沿
つて半径方向に延在する。内部支柱補強板４４の形状は
ハニーカムまたは四角な波に似ている。内部支柱補強板
４４は、支柱２６の前縁３８と後縁４０との間に延在す
る支柱中立軸線４６に沿って延在する。内部支柱補強板
４４は支柱２６の中空内部を複数個のセル（隔室）４８
に分割する。第２図に示すように、各セル４８は、破線
の円で囲んだ番号で、前縁３８付近のセルから始めて、
後縁４０付近で終る１３番目のセルまで順に番号をふっ
てある。内部支柱補強板４４のセル４８はそれぞれ、水
平壁５２およびその両端の傾斜した垂直壁５０で画定さ
れている。水平壁５２は支柱壁３６の内面の輪郭になら
う形状で、その支柱壁３６にろう付けなどにより固着さ
れている。
再び第１図および第２図両方を参照すると、支柱２６は
この発明のダンパアセンブリ５４を組み込んだものとし
て示してあることがわかる。ダンパアセンブリ５４は、
板部材の形状のダンパ５６が第１摩擦ライナ５８と第２
摩擦ライナ６０との間に挟まれた構成である。第１摩擦
ライナ５８と第２摩擦ライナ６０は、大体トロイダル形
状で、支柱壁３６および内部支柱補強板４４の水平壁５
２の表面に当接する。第１摩擦ライナ５８は壁厚さ０．
０１２インチ、長軸外径０．１５６インチの実質的に非
弾性な材料製である。ダンパ５６は厚さ約０．０５０イ
ンチの弾性（エラストマ）材料製である。第２摩擦ライ
ナ６０は壁厚さ０．０１６インチ、長軸外径０．２１８
インチの実質的に非弾性な材料製である。なお、これら
の材料の外径および壁厚さは他の適当な値とすることが
できる。
第１図および第２図に示すように、ダンパアセンブリ５
４は支柱２６内でその１０番目のセル４８内に配置され
ている。ダンパアセンブリ５４は、支柱２６に沿って半
径方向に延在し、またその向きは、ダンパ５６がそれ自
身の中立軸線６２と支柱の中立軸線４６との間でずれ
（オフセット）て、ダンパアセンブリ５４と支柱壁３６
との間に相対運動をもたらすような配向となっている。
なお、ダンパの中立軸線６２は支柱の中立軸線４６より
上にきても下にきてもよい。ダンパアセンブリ５４は支
柱壁３６の反りの大きい領域に配置され、支柱２６の長
さに沿って半径方向に部分的に延在するだけでもよい。
また、ダンパアセンブリ５４は１０番目以外のセル４８
に配置してもよい。さらに、２つ以上のダンパアセンブ
リ５４を用いてもよい。さらにまた、ダンパアセンブリ
５４は適当な支柱補強板４４ならどれでも組合わせて用
いることができる。
作動時には、ファンブレードが遷音速または超音速で作
動しているとき、第１段ブレードアセンブリ１８の物理
的な振動により多重純音が発生する。これらの多重純音
は前方に伝わり、支柱２６を励起または振動させる。こ
れにより支柱壁３６に曲げ（たわみ）および／またはね
じり運動が生じる。この運動の結果、ダンパ５６がたわ
み、摩擦ライナ５８および６０の少なくとも一部を支柱
壁３６に接触関係でこすりつける。その結果、摩擦ライ
ナ５８および６０が支柱２６の起振によるエネルギーを
吸収し、散逸させる。
したがって、ダンパアセンブリ５４は、クーロン減衰を
起こさせて、ダンパアセンブリ５４と支柱壁３６との界
面でエネルギーを散逸させる。このダンパアセンブリ５
４により、第１および第２曲げ（たわみ）およびねじり
固有振動数について、支柱２６の減衰が著しく増大す
る。ダンパ５６の弾性材料は、多重純音による支柱の起
振のせいでダンパ５６が曲がったりたわんだりすること
で生じるせん断応力にさらされるとき、粘弾性減衰に加
えてクーロン減衰のための法線力を発揮する。
以上、この発明を図示の実施例について説明した。ここ
で用いた用語は限定のためではなく、説明のためを意図
している。
上述した技術思想から、この発明の種々の変更、改変が
可能である。たとえば、この発明は、回転するブレード
より上流にある、支柱やベーンを含めためあらゆる静止
中空エアーホイルに適用できる。その１例は後部に装着
したファンの前にある中空入口案内ベーンであり、別の
例には圧縮機ブレードの前にある中空ベーンがある。し
たがって、この発明は、その要旨を逸脱しない範囲内
で、上述した特定の実施例以外の態様で実施することも
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明のダンパアセンブリを組み込んだ支柱
を有するジェット推進エンジンの前部フレームおよびフ
ァンを示す部分的斜視図、そして 第２図は第１図の２−２線方向に見たダンパアセンブリ
の断面図である。 主な符号の説明 １０…ジェット推進エンジン、１２…前部フレーム、１
４…入口、１６…ファン、１８…ロータブレード・アセ
ンブリ、２０…ファンロータ、２２…スパンシュラウ
ド、２４…外側ケース、２６…支柱、２８…ハブリン
グ、３０…フラップ、３６…支柱壁、３８…前縁、４０
…後縁、４２…支持部材、４４…補強板、４６…支柱中
立軸線、４８…セル、５０…垂直壁、５２…水平壁、５
４…ダンパアセンブリ、５６…ダンパ、５８…第１摩擦
ライナ、６０…第２摩擦ライナ、６２…ダンパ中立軸
線。

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入口を画定する前部フレーム、前部フレー
    ムの下流に配置された複数のファンブレードおよびファ
    ンブレードの下流に配置されたコアエンジンを有するジ
    ェット推進エンジンに用いられ、前部フレームの外側円
    筒形ケースと内側円周方向ハブリングとの間に半径方向
    に延在する支柱アセンブリにおいて、 ファンブレードが遷音速以上の速度で作動していると
    き、支柱を起振するファンからの空気流圧力パルスの結
    果として生じる支柱の振動を減衰する手段が支柱内に配
    置された支柱アセンブリ。
  2. 【請求項２】上記減衰手段が、上記支柱の１対の壁の間
    に配置されかつこれらの壁に沿って半径方向に延在する
    １対の離間した摩擦ライナと、上記１対の離間した摩擦
    ライナの間に配置されかつこれらのライナに沿って半径
    方向に延在するダンパとを備える請求項１に記載の支柱
    アセンブリ。
  3. 【請求項３】上記ダンパが長方形板部材である請求項２
    に記載の支柱アセンブリ。
  4. 【請求項４】上記ダンパが弾性材料製である請求項２に
    記載の支柱アセンブリ。
  5. 【請求項５】上記摩擦ライナがトロイダル形状である請
    求項２に記載の支柱アセンブリ。
  6. 【請求項６】上記１対の離間した摩擦ライナの一方の長
    径が他方の長径より長い請求項５に記載の支柱アセンブ
    リ。
  7. 【請求項７】上記１対の離間した摩擦ライナが実質的に
    非弾性の材料製である請求項２に記載の支柱アセンブ
    リ。
  8. 【請求項８】ジェット推進エンジンの支柱であって、前
    縁および後縁間に延在する１対の離間した壁を含み、支
    柱補強板が上記１対の壁間に配置されて複数個のセルを
    画定する構成の支柱に用いるダンパアセンブリにおい
    て、 上記セルのうち少なくとも１つの内部に配置された１対
    の離間した摩擦ライナと、 上記１対の離間した摩擦ライナ間に配置され、上記１対
    の離間した摩擦ライナの一部を上記支柱壁の少なくとも
    一方と接触させて支柱の起振を減衰するようにたわむダ
    ンパ形成手段とを備えるダンパアセンブリ。
  9. 【請求項９】上記ダンパ手段が弾性材料製のダンパを含
    む請求項８に記載のダンパアセンブリ。
  10. 【請求項１０】上記１対の離間した摩擦ライナが実質的
    に非弾性な材料製である請求項９に記載のダンパアセン
    ブリ。
  11. 【請求項１１】上記１対の離間した摩擦ライナがトロイ
    ダル形状である請求項１０に記載のダンパアセンブリ。
  12. 【請求項１２】上記１対の離間した摩擦ライナの一方の
    長径が他方の長径より長い請求項１１に記載のダンパア
    センブリ。
  13. 【請求項１３】上記ダンパが板部材の形状である請求項
    １２に記載のダンパアセンブリ。
  14. 【請求項１４】空気流をとりいれる入口を画定する前部
    フレーム、前部フレームの下流に配置され入口空気流を
    加圧するファンおよびファンの下流に配置されファンか
    ら加圧入口空気流を受け取るコアエンジンを有するジェ
    ット推進エンジンに用いられる支柱アセンブリであっ
    て、上記ファンはロータとロータのまわりに円周方向に
    配置された多数のブレードアセンブリとを有し、上記前
    部フレームは外側円筒形ケースとこの外側円筒形ケース
    から半径方向に離間した内側円周方向ハブリングとを有
    し、上記支柱アセンブリは上記外側円筒形ケースと内側
    円周方向ハブリングとの間に半径方向に延在し、 上記支柱アセンブリは、 前縁と後縁との間に延在する１対の離間した壁と、 上記１対の壁の間にかつ前縁と後縁との間に配置されて
    複数個のセルを画定する支柱補強板と、 上記セルの少なくとも１つの内部に配置され、ファンブ
    レードが遷音速以上の速度で作動しているとき、支柱を
    起振するブレードアセンブリからの圧力パルスの結果と
    して生じる支柱の振動を減衰する手段とを備える支柱ア
    センブリ。
  15. 【請求項１５】上記減衰手段が、第１および第２摩擦ラ
    イナと、これらの摩擦ライナの間に配置されたダンパと
    を備える請求項１４に記載の支柱アセンブリ。
  16. 【請求項１６】上記ダンパが弾性材料製である請求項１
    ５に記載の支柱アセンブリ。
  17. 【請求項１７】上記第１および第２摩擦ライナが実質的
    に非弾性な材料製である請求項１６に記載の支柱アセン
    ブリ。
  18. 【請求項１８】上記第１および第２摩擦ライナがトロイ
    ダル形状である請求項１７に記載の支柱アセンブリ。
  19. 【請求項１９】上記第２摩擦ライナの長径が第１摩擦ラ
    イナの長径より長い請求項１８に記載の支柱アセンブ
    リ。
  20. 【請求項２０】上記ダンパが板部材の形状である請求項
    １９に記載の支柱アセンブリ。
  21. 【請求項２１】回転するブレードの上流に配置されたガ
    スタービンエンジン用の中空静止エアーホイル・アセン
    ブリにおいて、 ファンブレードが遷音速以上の速度で作動していると
    き、エアーホイルを起振するファンからの空気流圧力パ
    ルスの結果として生じるエアーホイルの振動を減衰する
    手段がエアーホイル内に配置されたことを特徴とするエ
    アーホイル・アセンブリ。
  22. 【請求項２２】上記減衰手段が、上記エアーホイルの１
    対の壁の間に配置されかつこれらの壁に沿って半径方向
    に延在する１対の離間した摩擦ライナと、上記１対の離
    間した摩擦ライナの間に配置されかつこれらのライナに
    沿って半径方向に延在するダンパとを備える請求項２１
    に記載のエアーホイル・アセンブリ。
  23. 【請求項２３】上記ダンパが長方形板部材である請求項
    ２２に記載のエアーホイル・アセンブリ。
  24. 【請求項２４】上記ダンパが弾性材料製である請求項２
    ２に記載のエアーホイル・アセンブリ。
  25. 【請求項２５】上記摩擦ライナがトロイダル形状である
    請求項２２に記載のエアーホイル・アセンブリ。
  26. 【請求項２６】上記１対の離間した摩擦ライナの一方の
    長径が他方の長径より長い請求項２５に記載のエアーホ
    イル・アセンブリ。
  27. 【請求項２７】上記１対の離間した摩擦ライナが実質的
    に非弾性の材料製である請求項２５に記載のエアーホイ
    ル・アセンブリ。
JP2111913A 1989-09-07 1990-05-01 ジェット推進エンジンの支柱用ダンパアセンブリ Expired - Lifetime JPH066907B2 (ja)

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US07/404,018 US5056738A (en) 1989-09-07 1989-09-07 Damper assembly for a strut in a jet propulsion engine
US404018 1989-09-07

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Publication Number Publication Date
JPH03100334A JPH03100334A (ja) 1991-04-25
JPH066907B2 true JPH066907B2 (ja) 1994-01-26

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JP2111913A Expired - Lifetime JPH066907B2 (ja) 1989-09-07 1990-05-01 ジェット推進エンジンの支柱用ダンパアセンブリ

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US (1) US5056738A (ja)
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DE (1) DE4014575A1 (ja)
FR (1) FR2651535A1 (ja)
GB (1) GB2235733A (ja)
IL (1) IL94196A0 (ja)
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