特開 2024-174582 ガスタービンエンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024174582

(43)【公開日】2024-12-17

(54)【発明の名称】ガスタービンエンジン

(51)【国際特許分類】

   F01D 25/24 20060101AFI20241210BHJP

   F01D 25/30 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

F01D25/24 D

F01D25/30 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023092478

(22)【出願日】2023-06-05

(71)【出願人】

【識別番号】514275772

【氏名又は名称】三菱重工航空エンジン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】角 大詩

(72)【発明者】

【氏名】水野 琴世

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 浩平

(72)【発明者】

【氏名】森井 統

(72)【発明者】

【氏名】古田 康晃

(57)【要約】

【課題】重量を増加させずにコンテインメント性能を向上させる。
【解決手段】タービンケーシング５１と、排気ケーシング５２と、タービンケーシング５１の内周面に取り付けられる金属製の遮熱シールド８０と、タービンケーシング５１と排気ケーシング５２を連結する連結部９０と、を備え、タービンケーシング５１は、本体部５１ａと、本体部５１ａの内周面５１ａ１から軸線に向けて突出するとともに軸線に沿って排気ケーシング５２に向けて延びる突出部５１ｂと、を有し、遮熱シールド８０は、突出部５１ｂの排気ケーシング５２側の先端部５１ｂ１に係止されるフック８１を有し、突出部５１ｂの排気ケーシング５２側の先端部５１ｂ１は、排気ケーシング５２のタービンケーシング５１側の端部５２ａに対して、径方向ＲＤで内側となり、かつ軸線方向ＡＤで重なる位置に配置されるガスタービンエンジン１００を提供する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線回りに回転する複数の圧縮動翼を有し、外部空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、
前記圧縮機により生成された圧縮空気を燃料とともに燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記軸線回りに回転する複数のタービン動翼を有し、前記燃焼器が生成する燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
前記圧縮機と前記タービンとを連結するとともに前記軸線に沿って延びるシャフトと、
前記軸線に沿って延びる筒状に形成されるとともに前記軸線に対して前記タービンの外周側に配置されるタービンケーシングと、
前記軸線に沿って延びる筒状に形成されるとともに前記タービンを通過した燃焼ガスを外部へ導く排気ケーシングと、
前記タービンケーシングと前記排気ケーシングを連結する連結部と、を備え、
前記タービンケーシングは、
前記タービンケーシングの外殻を形成する本体部と、
前記本体部の内周面から前記軸線に向けて突出するとともに前記軸線に沿って前記排気ケーシングに向けて延びる突出部と、を有し、
前記突出部の前記排気ケーシング側の先端部は、前記排気ケーシングの前記タービンケーシング側の端部に対して、前記軸線に直交する径方向の内側に接触または近接した状態で配置されるガスタービンエンジン。

【請求項2】

前記突出部は、前記先端部と、前記本体部の内周面および前記先端部を接続するとともに前記径方向に沿って内側に向けて延びる接続部と、を有し、
前記先端部は、前記径方向の厚さが前記軸線に沿った方向の各位置で一定となるように形成されている請求項１に記載のガスタービンエンジン。

【請求項3】

前記突出部は、前記先端部と、前記本体部の内周面および前記先端部を接続するとともに前記径方向に沿って内側に向けて延びる接続部と、を有し、
前記先端部は、前記径方向の厚さが前記軸線に沿って前記排気ケーシングに近づくにつれて減少するように形成されている請求項１に記載のガスタービンエンジン。

【請求項4】

前記突出部は、前記軸線回りに筒状に形成され、前記先端部と、前記本体部の前記内周面および前記先端部を接続するとともに前記径方向に沿って内側に向けて延びる接続部と、を有し、
前記先端部は、前記軸線回りの周方向に沿って前記径方向の厚さが周期的に変化するように形成されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガスタービンエンジン。

【請求項5】

前記先端部の前記径方向の厚さが最も厚くなる頂部の前記周方向における間隔は、前記突出部が配置される前記軸線に沿った方向の位置における前記本体部の前記軸線に対する外径の２％未満に設定されている請求項４に記載のガスタービンエンジン。

【請求項6】

前記タービンケーシングは、前記軸線に沿った方向の前記排気ケーシング側の端部に形成されるとともに前記軸線に直交する第１接触面を有する第１フランジ部を有し、
前記排気ケーシングは、前記軸線に沿った方向の前記タービンケーシング側の端部に形成されるとともに前記軸線に直交する第２接触面を有する第２フランジ部を有し、
前記連結部は、前記第１接触面と前記第２接触面とを接触させた状態で前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを連結し、
前記先端部の前記径方向の厚さは、前記本体部の前記径方向の厚さの１／３以上かつ２／３以下に設定されている請求項４に記載のガスタービンエンジン。

【請求項7】

前記周方向において前記先端部の前記径方向の厚さが最も厚くなる複数の位置に前記軸線に沿って貫通する貫通穴が形成されている請求項４に記載のガスタービンエンジン。

【請求項8】

前記軸線に沿って延びる筒状に形成されるとともに前記タービンケーシングの内周面に取り付けられる金属製の遮熱部を備え、
前記遮熱部は、前記排気ケーシング側の端部に形成されるとともに前記突出部の前記排気ケーシング側の先端部に係止されるフックを有する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガスタービンエンジン。

【請求項9】

前記先端部は、
前記排気ケーシングの前記タービンケーシング側の端部に対して、前記径方向で内側となり、かつ前記軸線に沿った方向で重なる位置に配置される第１部分と、
前記排気ケーシングの前記タービンケーシング側の端部に対して、前記径方向で内側となり、かつ前記軸線に沿った方向で重ならない位置に配置される第２部分と、を有し、
前記第１部分と前記第２部分とが前記軸線回りの周方向に沿って交互に配置されており、
前記フックが前記第２部分に係止されている請求項８に記載のガスタービンエンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ガスタービンエンジンに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、航空機等に用いられるガスタービンエンジンでは、ブレード等の回転体が破断した場合に外部に飛び出さないように内部に閉じ込めるコンテインメント性能が求められる。特許文献１には、潤滑油を貯留するオイルタンクをファンケースの外側に設置することで、ファンケースの内部に配置されるファンブレードが破損した際に、破損物の外部への飛散を防止することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１２７７３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１は、ファンブレードに対応する軸方向位置にオイルタンクを配置するものであるため、燃焼ガスにより回転する高圧タービンおよび低圧タービンが破損した際に、オイルタンクは破損物の外部への飛散防止には寄与しない。高圧タービンおよび低圧タービンが破損した際の破損物の外部への飛散防止性能は、外部ケースおよび内部ケースの強度に依存する。

【0005】

しかしながら、外部ケースおよび内部ケースの強度を高めるためにそれぞれの厚さを厚くすると重量が増加してしまい、例えば、航空機に用いられるガスタービンエンジンでは燃費が悪化してしまう。また、外部ケースおよび内部ケースに加えて更に飛散防止用リングを配置する場合にも重量の増加となってしまう。

【0006】

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、燃焼ガスによって駆動されるタービンが破損した際に破損物が外部へ飛散することを防止するコンテインメント性能を、重量を増加させずに向上させることが可能なガスタービンエンジンを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るガスタービンエンジンは、軸線回りに回転する複数の圧縮動翼を有し、外部空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮機により生成された圧縮空気を燃料とともに燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記軸線回りに回転する複数のタービン動翼を有し、前記燃焼器が生成する燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機と前記タービンとを連結するとともに前記軸線に沿って延びるシャフトと、前記軸線に沿って延びる筒状に形成されるとともに前記軸線に対して前記タービンの外周側に配置されるタービンケーシングと、前記軸線に沿って延びる筒状に形成されるとともに前記タービンを通過した燃焼ガスを外部へ導く排気ケーシングと、前記タービンケーシングと前記排気ケーシングを連結する連結部と、を備え、前記タービンケーシングは、前記タービンケーシングの外殻を形成する本体部と、前記本体部の内周面から前記軸線に向けて突出するとともに前記軸線に沿って前記排気ケーシングに向けて延びる突出部と、を有し、前記突出部の前記排気ケーシング側の先端部は、前記排気ケーシングの前記タービンケーシング側の端部に対して、前記軸線に直交する径方向の内側に接触または近接した状態で配置される。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、燃焼ガスによって駆動されるタービンが破損した際に破損物が外部へ飛散することを防止するコンテインメント性能を、重量を増加させずに向上させることが可能なガスタービンエンジンを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の第１実施形態に係るガスタービンエンジンを示す縦断面図である。

【図2】図１に示すガスタービンエンジンのＡ部分の部分拡大図である。

【図3】本開示の第２実施形態に係るガスタービンエンジンの部分拡大図である。

【図4】本開示の第３実施形態に係るガスタービンエンジンのタービンケーシングを排気ケーシング側からみた側面図である。

【図5】本開示の第４実施形態に係るガスタービンエンジンの部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

〔第１実施形態〕
以下、本開示の第１実施形態に係るガスタービンエンジン１００について、図面を参照して説明する。図１は、本開示の第１実施形態に係るガスタービンエンジン１００を示す縦断面図である。本実施形態のガスタービンエンジン１００は、例えば、航空機の推力発生装置として用いられる。

【0011】

図１及び図２に示すように、ガスタービンエンジン１００は、圧縮機１０と、燃焼器２０と、タービン３０と、過給ファン４０と、内側ケーシング５０と、外側ケーシング６０と、シャフト７０と、を備える。

【0012】

圧縮機１０は、航空機の進行方向の前方から流入する外部空気ＥＡを圧縮して圧縮空気を生成する装置である。圧縮機１０は、軸線Ｘ回りに回転するとともにシャフト７０に連結される複数の動翼（圧縮動翼）１１を有し、流入した外部空気ＥＡを複数の動翼１１を通過させることにより、圧縮空気を生成する。

【0013】

燃焼器２０は、圧縮機１０により生成された圧縮空気を燃料とともに燃焼させて高温かつ高圧の燃焼ガスＣＡを生成する装置である。燃焼器２０は、高温かつ高圧の燃焼ガスＣＡをタービン３０に供給することによりタービン３０を軸線Ｘ回りに回転させる。燃焼器２０は、軸線Ｘ回りの複数個所に設けられている。

【0014】

タービン３０は、燃焼器２０が生成する燃焼ガスＣＡによって駆動される装置である。タービン３０は、高圧タービン３１と、高圧タービン３１よりも燃焼ガスＣＡの流通方向の下流側に配置される低圧タービン３２と、を有する。高圧タービン３１は、シャフト７０に連結される複数の高圧タービン動翼３１ａを有する。低圧タービン３２は、シャフト７０に連結される複数の低圧タービン動翼３２ａを有する。

【0015】

低圧タービン動翼３２ａは、翼部３２ａ１と、翼部３２ａ１と一体に形成されるプラットフォーム部３２ａ２と、を有する。翼部３２ａ１は、プラットフォーム部３２ａ２を介して、シャフト７０に取り付けられたディスク３２ａ３に連結されている。

【0016】

燃焼ガスＣＡをタービン３０に導くことにより、複数の高圧タービン動翼３１ａおよび複数の低圧タービン動翼３２ａが軸線Ｘ回りに回転する。高圧タービン動翼３１ａおよび低圧タービン動翼３２ａが軸線Ｘ回りに回転する駆動力は、シャフト７０を介して圧縮機１０に伝達される。圧縮機１０は、タービン３０から得られる動力により動翼１１を回転させて圧縮空気を生成する。

【0017】

過給ファン４０は、軸線Ｘ回りに回転することにより、外部空気ＥＡを、内側ケーシング５０の内部空間と内側ケーシング５０と外側ケーシング６０の間の空間の双方に供給する装置である。過給ファン４０は、シャフト７０を介してタービン３０に連結されている。過給ファン４０は、タービン３０の駆動により軸線Ｘ回りに回転するとともに外部空気ＥＡを圧縮機１０へ導く。

【0018】

次に、図２を参照して、低圧タービン３２を通過した燃焼ガスＣＡを外部へ排出する部分の構造について説明する。図２は、図１に示すガスタービンエンジン１００のＡ部分の部分拡大図である。図２に示すように、本実施形態のガスタービンエンジン１００は、内側ケーシング５０の一部を構成するタービンケーシング５１と、排気ケーシング５２と、遮熱シールド（遮熱部）８０と、連結部９０と、を備える。

【0019】

タービンケーシング５１は、軸線Ｘに沿って延びる筒状に形成されるとともに軸線Ｘに対してタービン３０の外周側に配置される構造体である。タービンケーシング５１は、耐熱合金等の金属材料により形成されている。タービンケーシング５１は、タービンケーシング５１の外殻を形成する本体部５１ａと、本体部５１ａの内周面５１ａ１から軸線Ｘに向けて内側に突出する突出部５１ｂと、排気ケーシング５２側の端部に形成されるフランジ部（第１フランジ部）５１ｃと、を有する。タービンケーシング５１は、本体部５１ａと突出部５１ｂとフランジ部５１ｃとを一体に形成したものである。

【0020】

突出部５１ｂは、軸線Ｘ回りに筒状に形成され、タービンケーシング５１の内周面５１ａ１に沿うように配置される。突出部５１ｂは、軸線Ｘと平行な軸線方向ＡＤに沿って排気ケーシング５２に向けて延びる先端部５１ｂ１と、タービンケーシング５１の本体部５１ａの内周面５１ａ１および先端部５１ｂ１を接続する接続部５１ｂ２と、を有する。接続部５１ｂ２は、本体部５１ａの内周面５１ａ１から内側に向けて延びるように形成されている。

【0021】

突出部５１ｂの先端部５１ｂ１は、排気ケーシング５２のタービンケーシング５１側の端部５２ａに対して、径方向ＲＤで内側（軸線Ｘに近接した側）となる位置に配置される。また、突出部５１ｂの先端部５１ｂ１は、排気ケーシング５２のタービンケーシング５１側の端部５２ａに対して、軸線方向ＡＤで重なる位置に配置される。すなわち、突出部５１ｂの先端部５１ｂ１は、低圧タービン動翼３２ａが破損（破断）して生成された破損物が衝突した際に、衝突による衝撃を排気ケーシング５２のタービンケーシング５１側の端部５２ａに伝達する位置に配置される。

【0022】

突出部５１ｂの先端部５１ｂ１は、接続部５１ｂ２に接続される軸線方向ＡＤの一端の位置Ｐ１から軸線方向ＡＤの他端の位置Ｐ２まで、径方向ＲＤの厚さｔ１が軸線方向ＡＤの各位置で一定となるように形成されている。また、先端部５１ｂ１は、軸線Ｘ回りの周方向の各位置でも径方向ＲＤの厚さｔ１が一定となるように形成されている。ここで、「一定」とは、厳密に厚さが一致するものだけでなく所定の誤差の範囲で厚さが変動するものも含むものとする。

【0023】

フランジ部５１ｃは、軸線方向ＡＤの排気ケーシング５２側の端部に形成されるとともに本体部５１ａよりも径方向ＲＤの外周側へ突出した部分である。フランジ部５１ｃは、軸線Ｘ回りの全周に円環状に形成されるとともに軸線方向ＡＤに直交する接触面（第１接触面）５１ｃ１を有する。

【0024】

図２に示すように、フランジ部５１ｃの近傍の本体部５１ａの径方向ＲＤの厚さはｔ２である。突出部５１ｂの先端部５１ｂ１の径方向ＲＤの厚さｔ１は、本体部５１ａの径方向ＲＤの厚さｔ２の１／３以上かつ２／３以下に設定されている。

【0025】

排気ケーシング５２は、軸線Ｘに沿って延びる筒状に形成されるとともにタービン３０を通過した燃焼ガスＣＡを外部へ導く構造体である。排気ケーシング５２は、耐熱合金等の金属材料により形成されている。排気ケーシング５２は、本体部５２ｂと、軸線方向ＡＤのタービンケーシング５１側の端部に形成されるフランジ部（第２フランジ部）５２ｃとを有する。排気ケーシング５２は、本体部５２ｂとフランジ部５２ｃとを一体に形成したものである。

【0026】

フランジ部５２ｃは、軸線方向ＡＤのタービンケーシング５１側の端部に形成されるとともに本体部５２ｂよりも径方向ＲＤの外周側へ突出した部分である。フランジ部５２ｃは、軸線Ｘ回りの全周に円環状に形成されるとともに軸線方向ＡＤに直交する接触面（第２接触面）５２ｃ１を有する。
シャフト７０は、軸線Ｘに沿って延びるように形成され、圧縮機１０とタービン３０とを連結するものである。燃焼ガスＣＡにより軸線Ｘ回りに回転するタービン３０の駆動力は、シャフト７０を介して圧縮機１０に伝達される。

【0027】

遮熱シールド８０は、軸線Ｘに沿って延びる筒状に形成されるとともにタービンケーシング５１の内周面に取り付けられる構造体である。遮熱シールド８０は、燃焼ガスＣＡの熱がタービンケーシング５１に伝達されることを抑制するための構造体である。遮熱シールド８０は、耐熱合金等の金属材料により形成されている。

【0028】

遮熱シールド８０は、軸線方向ＡＤの排気ケーシング５２側の端部に形成されるフック８１を有する。フック８１を突出部５１ｂの排気ケーシング５２側の先端部５１ｂ１に係止することにより、遮熱シールド８０がタービンケーシング５１の内周面５１ａ１に沿って配置される。

【0029】

図２に示すように、突出部５１ｂの先端部５１ｂ１と排気ケーシング５２のタービンケーシング５１側の端部５２ａとの間には、遮熱シールド８０のフック８１が配置される。フック８１は、排気ケーシング５２のタービンケーシング５１側の端部５２ａと接触した状態で配置してもよいし、排気ケーシング５２のタービンケーシング５１側の端部５２ａとの間に径方向ＲＤに沿って微小な隙間を設けて近接した状態で配置してもよい。ここで、近接した状態とは、例えば、低圧タービン動翼３２ａが破損した破損物が突出部５１ｂに衝突した衝撃により先端部５１ｂ１が撓んで先端部５１ｂ１がタービンケーシング５１側の端部５２ａと接触するときに、先端部５１ｂ１の接続部５１ｂ２の境界である位置Ｐ１の断面の全体が塑性変形した状態（全塑性状態）とならないように、先端部５１ｂ１と端部５２ａとの間に隙間が設けられた状態をいう。

【0030】

連結部９０は、タービンケーシング５１と排気ケーシング５２を連結する構造体である。連結部９０は、締結ボルト９１と締結ナット９２とを有する。連結部９０は、接触面５１ｃ１と接触面５２ｃ１とを接触させた状態で、フランジ部５１ｃとフランジ部５２ｃとを連結する。

【0031】

ここで、突出部５１ｂによって、燃焼ガスＣＡによって駆動されるタービン３０が破損した際に破損物が外部へ飛散することを防止するコンテインメント性能が向上する理由について説明する。図１に示す低圧タービン３２の低圧タービン動翼３２ａが破損（破断）すると、低圧タービン動翼３２ａよりも小サイズの破損物は、軸線方向ＡＤに沿って燃焼ガスＣＡの流通方向の下流側かつ径方向ＲＤの外周側（軸線Ｘから径方向ＲＤに沿って遠ざかる側）に向けて飛散する。

【0032】

低圧タービン３２は、軸線方向ＡＤに並ぶ複数の段から構成されており、各段は複数の低圧タービン動翼３２ａがシャフト７０を中心に軸線Ｘ回りに円形に配置された構成をしている。複数の低圧タービン動翼３２ａのうち、燃焼ガスＣＡの流通方向の最も下流側に配置される低圧タービン動翼３２ａが破損した場合、翼部３２ａ１よりも低圧タービン動翼３２ａの全重量に占める割合が比較的大きいプラットフォーム部３２ａ２に含まれる破損物が、突出部５１ｂに衝突する可能性が高い。突出部５１ｂの近傍において、タービンケーシング５１と排気ケーシング５２とが、連結部９０により連結されている。

【0033】

フランジ部５１ｃとフランジ部５２ｃとが連結部９０により連結されて径方向ＲＤの変形に対する剛性が大きくなっているため、タービンケーシング５１の径方向ＲＤへの弾性変形が阻害され、突出部５１ｂの近傍で塑性ひずみがタービンケーシング５１に発生する。塑性ひずみを発生させる衝撃がタービンケーシング５１から他の箇所に伝達されない場合、塑性ひずみによってタービンケーシング５１が破損し、低圧タービン動翼３２ａの破損物が外部へ飛散してしまう可能性がある。

【0034】

塑性ひずみによってタービンケーシング５１が破損しないように十分な強度を確保するためには、タービンケーシング５１の厚さを厚くすることが有効であるが、タービンケーシング５１の重量が増加してしまう。本実施形態において、突出部５１ｂの先端部５１ｂ１は、低圧タービン動翼３２ａが破損（破断）して生成された破損物が衝突した際に、衝突による衝撃を排気ケーシング５２のタービンケーシング５１側の端部５２ａに伝達する位置に配置される。塑性ひずみを発生させる衝撃がタービンケーシング５１から排気ケーシング５２に伝達されるため、ガスタービンエンジン１００の重量を増加させることなくコンテインメント性能を向上させることができる。

【0035】

以上で説明した本実施形態のガスタービンエンジン１００が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態のガスタービンエンジン１００によれば、タービンケーシング５１の外殻を形成する本体部５１ａの内周面５１ａ１から軸線Ｘに向けて突出する突出部５１ｂが、軸線Ｘに沿って排気ケーシング５２に向けて延びている。突出部５１ｂの排気ケーシング５２側の先端部５１ｂ１に係止されるフック８１により遮熱シールド８０がタービンケーシング５１の内周面５１ａ１に取り付けられる。突出部５１ｂの先端部５１ｂ１が、排気ケーシング５２のタービンケーシング５１側の端部５２ａに対して、軸線Ｘに直交する径方向ＲＤで内側となり、かつ軸線Ｘ方向で重なる位置に配置される。低圧タービン動翼３２ａが破損して破損物が突出部５１ｂに衝突する場合、破損物が突出部５１ｂに衝突したことによる衝撃が突出部５１ｂの先端部５１ｂ１から排気ケーシング５２のタービンケーシング５１側の端部５２ａに伝達される。

【0036】

本実施形態のガスタービンエンジン１００によれば、低圧タービン動翼３２ａの破損物が突出部５１ｂに衝突したことによる衝撃が排気ケーシング５２に伝達される。そのため、衝撃が排気ケーシング５２に伝達されない場合に比べて本体部５１ａに伝達される衝撃荷重が低減し、本体部５１ａに発生する塑性ひずみが減少する。これにより、低圧タービン動翼３２ａの破損物がタービンケーシング５１を破壊して外部へ飛散することが抑制され、コンテインメント性能が向上する。また、遮熱シールド８０のフック８１を係止するための突出部５１ｂの先端の形状を工夫することによりコンテインメント性能が向上する。そのため、タービンケーシング５１の全体を厚くすること等により重量を増加させることなく、コンテインメント性能を向上させることができる。

【0037】

本実施形態のガスタービンエンジン１００によれば、先端部５１ｂ１の径方向ＲＤの厚さｔ１がフランジ部５１ｃの近傍の本体部５１ａの径方向ＲＤの厚さｔ２の１／３以上であるため、先端部５１ｂ１の強度を十分に確保することができる。また、先端部５１ｂ１の径方向ＲＤの厚さｔ１がフランジ部５１ｃの軸線方向ＡＤの厚さｔ２の２／３以下であるため、タービンケーシング５１の重量を過度に増加させることがない。

【0038】

〔第２実施形態〕
次に、本開示の第２実施形態に係るガスタービンエンジン１００Ａについて、図面を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。

【0039】

第１実施形態のガスタービンエンジン１００は、突出部５１ｂの先端部５１ｂ１の径方向ＲＤの厚さｔ１が軸線Ｘに沿った各位置で一定となるものであった。それに対し、本実施形態のガスタービンエンジン１００Ａは、突出部５１ｂの先端部５１ｂ１の径方向ＲＤの厚さｔ１が軸線Ｘに沿って排気ケーシング５２に近づくにつれて減少するものである。

【0040】

図３は、本開示の第２実施形態に係るガスタービンエンジンの部分拡大図である。図３に示すように、突出部５１ｂの先端部５１ｂ１は、接続部５１ｂ２に接続される軸線方向ＡＤの一端の位置Ｐ１から軸線方向ＡＤの他端の位置Ｐ２まで、径方向ＲＤの厚さｔ１が軸線Ｘに沿って排気ケーシング５２に近づくにつれて減少するように形成されている。

【0041】

本実施形態のガスタービンエンジン１００Ａによれば、突出部５１ｂの先端部５１ｂ１の径方向ＲＤの厚さｔ１は、軸線Ｘに沿って排気ケーシング５２に近づくにつれて減少し、排気ケーシング５２から軸線方向ＡＤに沿って遠ざかるにつれて増加する。そのため、低圧タービン動翼３２ａの破損物が衝突し易い領域の先端部５１ｂ１の径方向ＲＤの厚さｔ１を厚くし、突出部５１ｂが破損物の衝撃により破損することを抑制することができる。

【0042】

〔第３実施形態〕
次に、本開示の第３実施形態に係るガスタービンエンジン１００Ｂについて、図面を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。

【0043】

第１実施形態のガスタービンエンジン１００は、突出部５１ｂの先端部５１ｂ１の径方向ＲＤの厚さｔ１が軸線Ｘに沿った各位置で一定となり、かつ軸線Ｘ回りの周方向ＣＤの各位置で一定となるものであった。それに対して、本実施形態のガスタービンエンジン１００Ｂは、軸線Ｘ回りの周方向ＣＤに沿って、突出部５１ｂの先端部５１ｂ１の径方向ＲＤの厚さｔ１が周期的に変化するものである。

【0044】

図４は、本開示の第３実施形態に係るガスタービンエンジン１００Ｂのタービンケーシング５１を排気ケーシング５２側からみた側面図である。図４において、突出部５１ｂに取り付けられる遮熱シールド８０の図示を省略している。図４に示すように、突出部５１ｂの先端部５１ｂ１は、軸線Ｘ回りの周方向ＣＤに沿って径方向ＲＤの厚さｔ１が周期的に変化するように形成されている。

【0045】

先端部５１ｂ１の径方向ＲＤの厚さｔ１が最も厚くなる頂部Ｓの周方向ＣＤにおける間隔Ｗ１は、突出部５１ｂが配置される軸線方向ＡＤの位置における本体部５１ａの軸線Ｘに対する外径Ｄ１（図１参照）の２％未満に設定されている。

【0046】

本実施形態のガスタービンエンジン１００Ｂによれば、頂部Ｓの周方向ＣＤにおける間隔Ｗ１が本体部５１ａの軸線Ｘに対する外径Ｄ１の２％未満に設定されているため、本体部５１ａを破壊し得るある一定以上の体積を有する低圧タービン動翼３２ａの破損物が、先端部５１ｂ１の径方向ＲＤの厚さｔ１が最も薄くなる谷部Ｖにのみ衝突して突出部５１ｂが容易に破損することを適切に抑制することができる。

【0047】

図４に示すように、周方向ＣＤにおいて先端部５１ｂ１の径方向ＲＤの厚さｔ１が最も厚くなる複数の頂部Ｓの位置に軸線Ｘに沿って貫通する貫通穴５１ｂ１Ａが形成されている。本実施形態のガスタービンエンジン１００Ｂによれば、先端部５１ｂ１の径方向ＲＤの厚さｔ１が最も厚くなる複数の頂部Ｓの位置に貫通穴５１ｂ１Ａが形成されているため、先端部５１ｂ１の強度を維持しつつ先端部５１ｂ１の重量を減少させることができる。

【0048】

本実施形態は、第１実施形態の変形例であるものとしたが、第２実施形態の変形例としてもよい。第１実施形態の変形例である本実施形態において、先端部５１ｂ１は、径方向ＲＤの厚さｔ１が軸線方向ＡＤの各位置で一定となり、かつ径方向ＲＤの厚さｔ１が周方向ＣＤに沿って周期的に変化するように形成される。一方、第２実施形態の変形例とする場合、先端部５１ｂ１は、径方向ＲＤの厚さｔ１が軸線方向ＡＤに沿って排気ケーシング５２に近づくにつれて減少し、かつ径方向ＲＤの厚さｔ１が周方向ＣＤに沿って周期的に変化するように形成される。

【0049】

〔第４実施形態〕
次に、本開示の第４実施形態に係るガスタービンエンジン１００Ｃについて、図面を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。

【0050】

第１実施形態のガスタービンエンジン１００において、先端部５１ｂ１は、排気ケーシング５２のタービンケーシング５１側の端部５２ａに対して、周方向ＣＤの各位置で軸線Ｘに直交する径方向ＲＤで内側となり、かつ軸線方向ＡＤで重なる位置に配置されるものであった。それに対して、本実施形態のガスタービンエンジン１００Ｃにおいて、先端部５１ｂ１は、第１部分５１ｂ１Ｂと第２部分５１ｂ１Ｃとが周方向ＣＤに沿って交互に配置されるものである。

【0051】

図５は、本開示の第４実施形態に係るガスタービンエンジン１００Ｃの部分拡大図である。図５に示すように、先端部５１ｂ１は、軸線Ｘ回りの周方向ＣＤに沿って交互に配置される第１部分５１ｂ１Ｂと第２部分５１ｂ１Ｃとを有する。第１部分５１ｂ１Ｂは、排気ケーシング５２のタービンケーシング５１側の端部５２ａに対して、軸線Ｘに直交する径方向ＲＤで内側となり、かつ軸線方向ＡＤで重なる位置に配置される部分である。

【0052】

第２部分５１ｂ１Ｃは、排気ケーシング５２のタービンケーシング５１側の端部５２ａに対して、軸線Ｘに直交する径方向ＲＤで内側となり、かつ軸線方向ＡＤで重ならない位置に配置される部分である。図５に示すように、遮熱シールド８０のフック８１は、先端部５１ｂ１の第１部分５１ｂ１Ｂには係止されず、第２部分５１ｂ１Ｃにのみ係止される。

【0053】

本実施形態のガスタービンエンジン１００Ｃによれば、先端部５１ｂ１の第１部分５１ｂ１Ｂによって低圧タービン動翼３２ａの破損物が突出部５１ｂに衝突したことによる衝撃が排気ケーシング５２に伝達されるため、衝撃が排気ケーシング５２に伝達されない場合に比べて突出部５１ｂが破損して低圧タービン動翼３２ａの破損物が外部へ飛散することが抑制され、コンテインメント性能が向上する。

【0054】

また、先端部５１ｂ１の第２部分５１ｂ１Ｃによって遮熱シールド８０がタービンケーシング５１の内周面５１ａ１に沿って配置される。そのため、遮熱シールド８０のフック８１を先端部５１ｂ１の第１部分５１ｂ１Ｂと排気ケーシング５２のタービンケーシング５１側の端部５２ａとの間に配置することなく、遮熱シールド８０を容易にタービンケーシング５１の内周面５１ａ１に取り付けることができる。

【0055】

以上説明した各実施形態に記載のガスタービンエンジンは、例えば以下のように把握される。
本開示の第１態様に係るガスタービンエンジン（１００）は、軸線（Ｘ）回りに回転する複数の圧縮動翼（１１）を有し、外部空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機（１０）と、前記圧縮機により生成された圧縮空気を燃料とともに燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器（２０）と、前記軸線回りに回転する複数のタービン動翼（３１ａ，３２ａ）を有し、前記燃焼器が生成する燃焼ガスによって駆動されるタービン（３０）と、前記圧縮機と前記タービンとを連結するとともに前記軸線に沿って延びるシャフト（７０）と、前記軸線に沿って延びる筒状に形成されるとともに前記軸線に対して前記タービンの外周側に配置されるタービンケーシング（５１）と、前記軸線に沿って延びる筒状に形成されるとともに前記タービンを通過した燃焼ガスを外部へ導く排気ケーシング（５２）と、前記タービンケーシングと前記排気ケーシングを連結する連結部（９０）と、を備え、前記タービンケーシングは、前記タービンケーシングの外殻を形成する本体部（５１ａ）と、前記本体部の内周面から前記軸線に向けて突出するとともに前記軸線に沿って前記排気ケーシングに向けて延びる突出部（５１ｂ）と、を有し、前記突出部の前記排気ケーシング側の先端部は、前記排気ケーシングの前記タービンケーシング側の端部に対して、前記軸線に直交する径方向の内側に接触または近接した状態で配置される。

【0056】

本開示に係る第１態様に係るガスタービンエンジンによれば、タービンケーシングの外殻を形成する本体部の内周面から軸線に向けて突出する突出部が、軸線に沿って排気ケーシングに向けて延びている。突出部の先端部が、排気ケーシングのタービンケーシング側の端部に対して、軸線に直交する径方向の内側に接触または近接した状態で配置される。タービン動翼が破損して破損物が突出部に衝突する場合、破損物が突出部に衝突したことによる衝撃が突出部の先端部から排気ケーシングのタービンケーシング側の端部に伝達される。

【0057】

本開示に係る第１態様に係るガスタービンエンジンによれば、タービン動翼の破損物が突出部に衝突したことによる衝撃が排気ケーシングに伝達されるため、衝撃が排気ケーシングに伝達されない場合に比べて本体部に伝達される衝撃荷重が減少し、本体部に発生する塑性ひずみが減少する。これにより、タービン動翼の破損物がタービンケーシングを破壊して外部へ飛散することが抑制され、コンテインメント性能が向上する。また、タービンケーシングの全体を厚くすること等により重量を増加させることなく、突出部の先端の形状を工夫することによりコンテインメント性能を向上させることができる。

【0058】

本開示の第２態様に係るガスタービンエンジンは、第１態様において、更に以下の構成を備える。すなわち、前記突出部は、前記先端部と、前記本体部の内周面および前記先端部を接続するとともに前記径方向に沿って内側に向けて延びる接続部（５１ｂ２）と、を有し、前記先端部は、前記径方向の厚さが前記軸線方向の各位置で一定となるように形成されている。

【0059】

本開示の第２態様に係るガスタービンエンジンによれば、突出部の先端部の径方向の厚さが軸線に沿った各位置で一定となるため、先端部の軸線方向の各位置における強度を均一化して突出部が破損物の衝撃により破損することを抑制することができる。

【0060】

本開示の第３態様に係るガスタービンエンジンは、第１態様において、更に以下の構成を備える。すなわち、前記突出部は、前記先端部と、前記本体部の内周面および前記先端部を接続するとともに前記径方向に沿って内側に向けて延びる接続部と、を有し、前記先端部は、前記径方向の厚さが前記軸線に沿って前記排気ケーシングに近づくにつれて減少するように形成されている。

【0061】

本開示の第３態様に係るガスタービンエンジンによれば、突出部の先端部の径方向の厚さは、軸線に沿って排気ケーシングに近づくにつれて減少し、排気ケーシングから軸線方向に遠ざかるにつれて増加する。そのため、タービン動翼の破損物が衝突し易い領域の先端部の径方向の厚さを厚くし、突出部が破損物の衝撃により破損することを抑制することができる。

【0062】

本開示の第４態様に係がガスタービンは、第１態様において、更に以下の構成を備える。すなわち、前記突出部は、前記軸線回りに筒状に形成され、前記先端部と、前記本体部の前記内周面および前記先端部を接続するとともに前記径方向に沿って内側に向けて延びる接続部と、を有し、前記先端部は、前記軸線回りの周方向に沿って前記径方向の厚さが周期的に変化するように形成されている。

【0063】

本開示の第４態様に係るガスタービンエンジンによれば、先端部は、軸線回りの周方向に沿って径方向の厚さが周期的に変化するように形成されている。そのため、先端部の径方向の厚さを周方向の全領域で厚くする場合に比べ、先端部の強度を増加させつつタービンケーシングの重量の増加を抑制することができる。

【0064】

本開示の第５態様に係るガスタービンは、第４態様において、更に以下の構成を備える。すなわち、前記先端部の前記径方向の厚さが最も厚くなる頂部の前記周方向における間隔（Ｗ１）は、前記突出部が配置される前記軸線方向の位置における前記本体部の前記軸線に対する外径の２％未満に設定されている。

【0065】

本開示の第５態様に係るガスタービンエンジンによれば、頂部の周方向における間隔が本体部の軸線に対する外径の２％未満に設定されているため、本体部を破壊し得るある一定以上の体積を有するタービン動翼の破損物が、先端部の径方向の厚さが最も薄くなる谷部にのみ衝突して突出部が容易に破損することを適切に抑制することができる。

【0066】

本開示の第６態様に係るガスタービンは、第４態様において、更に以下の構成を備える。すなわち、前記タービンケーシングは、前記軸線方向の前記排気ケーシング側の端部に形成されるとともに前記軸線に直交する第１接触面を有する第１フランジ部（５１ｃ）を有し、前記排気ケーシングは、前記軸線方向の前記タービンケーシング側の端部に形成されるとともに前記軸線に直交する第２接触面を有する第２フランジ部（５２ｃ）を有し、前記連結部は、前記第１接触面と前記第２接触面とを接触させた状態で前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを連結し、前記先端部の前記径方向の厚さは、前記本体部の前記径方向の厚さの１／３以上かつ２／３以下に設定されている。

【0067】

本開示の第６態様に係るガスタービンエンジンによれば、先端部の径方向の厚さが本体部の径方向の厚さの１／３以上であるため、先端部の強度を十分に確保することができる。また、先端部の径方向の厚さが本体部の径方向の厚さの２／３以下であるため、タービンケーシングの重量を過度に増加させることがない。

【0068】

本開示の第７態様に係るガスタービンエンジンは、第４態様において、更に以下の構成を備える。すなわち、前記周方向において前記先端部の前記径方向の厚さが最も厚くなる複数の位置に前記軸線に沿って貫通する貫通穴（５１ｂ１Ａ）が形成されている。

【0069】

本開示の第７態様に係るガスタービンエンジンによれば、先端部の径方向の厚さが最も厚くなる複数の位置に貫通穴が形成されているため、先端部の強度を維持しつつ先端部の重量を減少させることができる。

【0070】

本開示の第８態様に係るガスタービンエンジンは、第１態様から第３態様のいずれかにおいて、更に以下の構成を備える。すなわち、前記軸線に沿って延びる筒状に形成されるとともに前記タービンケーシングの内周面に取り付けられる金属製の遮熱部（８０）を備え、前記遮熱部は、前記排気ケーシング側の端部に形成されるとともに前記突出部の前記排気ケーシング側の先端部（５１ｂ１）に係止されるフック（８１）を有する。

【0071】

本開示の第８態様に係るガスタービンエンジンによれば、燃焼ガスの熱がタービンケーシングに伝達されることを抑制する遮熱部を係止するための突出部を用いて、破損物が突出部に衝突したことによる衝撃が突出部の先端部から排気ケーシングのタービンケーシング側の端部に伝達されるようにし、コンテインメント性能を向上させることができる。

【0072】

本開示の第９態様に係るガスタービンエンジンは、第８態様において、更に以下の構成を備える。すなわち、前記先端部は、前記排気ケーシングの前記タービンケーシング側の端部に対して、前記軸線に直交する径方向で内側となり、かつ前記軸線方向で重なる位置に配置される第１部分（５１ｂ１Ｂ）と、前記排気ケーシングの前記タービンケーシング側の端部に対して、前記軸線に直交する径方向で内側となり、かつ前記軸線方向で重ならない位置に配置される第２部分（５１ｂ１Ｃ）と、を有し、前記第１部分と前記第２部分とが前記周方向に沿って交互に配置されており、前記フックが前記第２部分に係止されている。

【0073】

本開示の第９態様に係るガスタービンエンジンによれば、先端部の第１部分によってタービン動翼の破損物が突出部に衝突したことによる衝撃が排気ケーシングに伝達されるため、衝撃が排気ケーシングに伝達されない場合に比べて突出部が破損してタービン動翼の破損物が外部へ飛散することが抑制され、コンテインメント性能が向上する。また、先端部の第２部分によって遮熱部がタービンケーシングの内周面に沿って配置される。そのため、遮熱部のフックを先端部の第１部分と排気ケーシングのタービンケーシング側の端部との間に配置することなく、遮熱部を容易にタービンケーシングの内周面に取り付けることができる。

【符号の説明】

【0074】

１０ 圧縮機
２０ 燃焼器
３０ タービン
３１ 高圧タービン
３１ａ 高圧タービン動翼
３２ 低圧タービン
３２ａ 低圧タービン動翼
３２ａ１ 翼部
３２ａ２ プラットフォーム部
３２ａ３ ディスク
４０ 過給ファン
５０ 内側ケーシング
５１ タービンケーシング
５１ａ 本体部
５１ａ１ 内周面
５１ｂ 突出部
５１ｂ１ 先端部
５１ｂ１Ａ 貫通穴
５１ｂ１Ｂ 第１部分
５１ｂ１Ｃ 第２部分
５１ｂ２ 接続部
５１ｃ フランジ部
５１ｃ１ 接触面
５２ 排気ケーシング
５２ａ 端部
５２ｂ 本体部
５２ｃ フランジ部
５２ｃ１ 接触面
６０ 外側ケーシング
７０ シャフト
８０ 遮熱シールド
８１ フック
９０ 連結部
９１ 締結ボルト
９２ 締結ナット
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ ガスタービンエンジン
ＡＤ 軸線方向
ＣＡ 燃焼ガス
ＣＤ 周方向
Ｄ１ 外径
ＥＡ 外部空気
ＲＤ 径方向
Ｓ 頂部
Ｖ 谷部
Ｘ 軸線
ｔ１，ｔ２ 厚さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】