特許 7264685 タービン静翼、及びタービン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-17

(45)【発行日】2023-04-25

(54)【発明の名称】タービン静翼、及びタービン

(51)【国際特許分類】

   F01D 9/02 20060101AFI20230418BHJP

【ＦＩ】

F01D9/02 101

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2019059262

(22)【出願日】2019-03-26

(65)【公開番号】P2020159275

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2022-01-21

(73)【特許権者】

【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】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100210572

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 太一

(72)【発明者】

【氏名】木村 泰徳

(72)【発明者】

【氏名】檜山 貴志

(72)【発明者】

【氏名】黒柳 篤史

(72)【発明者】

【氏名】清水 邦弘

【審査官】高吉 統久

(56)【参考文献】

【文献】特表２００１－５１５９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００２／０１４１８６３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００６－２０７５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５０８８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２１３２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第２１３３５７３（ＥＰ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２０２４４４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｄ ９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線に沿って流れる流体の流路中に設けられるタービン静翼であって、
前記軸線の径方向に延びるとともに、径方向から見て高圧側となる腹面、及び低圧側となる背面が形成された翼型の断面を有する翼本体を有し、
該翼本体は、
最も径方向外側に位置するチップ側部と、
該チップ側部の径方向内側に設けられた中央部と、
該中央部のさらに径方向内側に設けられたハブ側部と、
を有し、
前記チップ側部、及び前記ハブ側部の少なくとも一方では、前記中央部における前記翼型である基準翼型に対して、上流側の端縁である前縁が前記基準翼型の翼弦に直交する方向における腹面側に位置し、下流側の端縁である後縁が前記翼弦に直交する方向における背面側に位置するように捻れており、
前記チップ側部、及び前記ハブ側部の少なくとも一方における後縁では、前縁に比べて前記基準翼型に対する捻れ量が小さく、かつ後縁の捻じれ量がゼロよりも大きい
タービン静翼。

【請求項2】

前記軸線に対する周方向から見て、前記中央部では前縁が径方向に延びる直線状をなしている請求項１に記載のタービン静翼。

【請求項3】

前記軸線方向から見て、前記チップ側部では、径方向外側に向かうに従って前縁が前記腹面側に向かって傾斜して延びている請求項１又は２に記載のタービン静翼。

【請求項4】

前記軸線方向から見て、前記ハブ側部では、径方向内側に向かうに従って前縁が前記腹面側に向かって傾斜して延びている請求項１から３のいずれか一項に記載のタービン静翼。

【請求項5】

前記軸線方向から見て、前記チップ側部では、径方向外側に向かうに従って後縁が前記背面側に向かって傾斜して延びている請求項１から４のいずれか一項に記載のタービン静翼。

【請求項6】

前記軸線方向から見て、前記ハブ側部では、径方向内側に向かうに従って後縁が前記背面側に向かって傾斜して延びている請求項１から５のいずれか一項に記載のタービン静翼。

【請求項7】

前記軸線に対する周方向から見て、前記チップ側部では、径方向外側に向かうに従って前縁が上流側に向かって延びている請求項１から６のいずれか一項に記載のタービン静翼。

【請求項8】

前記軸線に対する周方向から見て、前記ハブ側部では、径方向内側に向かうに従って前縁が上流側に向かって延びている請求項１から７のいずれか一項に記載のタービン静翼。

【請求項9】

前記軸線に対する周方向から見て、前記チップ側部では、径方向外側に向かうに従って後縁が下流側に向かって延びている請求項１から８のいずれか一項に記載のタービン静翼。

【請求項10】

前記軸線に対する周方向から見て、前記ハブ側部では、径方向内側に向かうに従って後縁が下流側に向かって延びている請求項１から９のいずれか一項に記載のタービン静翼。

【請求項11】

軸線に沿って延びる回転軸と、
該回転軸上で軸線方向に間隔をあけて配列された複数のタービン動翼段と、
軸線方向において前記タービン動翼段と交互に配置された請求項１から１０のいずれか一項に記載の複数のタービン静翼を有する複数のタービン静翼段と、
を備えるタービン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タービン静翼、及びタービンに関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービンは、圧縮機と、燃焼器と、タービンと、を備えている。圧縮機は外部の空気を圧縮して高圧空気を生成する。燃焼器は、この高圧空気に燃料を混合して燃焼させることで高温高圧の燃焼ガスを生成する。タービンは、この燃焼ガスによって回転駆動される。タービンの回転力は軸端から取り出されて種々の利用に供される。

【0003】

タービンは、軸線回りに回転する回転軸と、この回転軸上に軸線方向に沿って配列されたタービン動翼段と、回転軸及びタービン動翼段を外側から覆うケーシングと、ケーシングの内周面に設けられ、上記のタービン動翼段と軸線方向に交互に配列されたタービン静翼段と、を有している。

【0004】

タービン静翼段は、軸線に対する周方向に配列された複数のタービン静翼を有する。各タービン静翼は、軸線に対する径方向に延びている。軸線方向一方側から流れてきた流体（燃焼ガス）は、これらタービン静翼に衝突することで流れの向きが変わり、後続のタービン動翼段に導かれる。ここで、タービン静翼では、径方向における延在長さのうち、チップ側（径方向外側）の部分と、ハブ側（径方向内側）の部分とでは、これらチップ側及びハブ側を除く中央部に比べて、二次流れと呼ばれる流れ成分が生じやすいことが知られている。二次流れとは、タービン静翼の前縁から後縁に向かって旋回しながら進む流れである。二次流れが卓越すると、タービン静翼に沿って流れる主流のエネルギー損失が大きくなってしまう。その結果、タービンの効率が低下する可能性がある。

【0005】

そこで、例えば下記特許文献１に記載された構成が提唱されている。特許文献１に記載されたタービン静翼（ノズル翼）では、翼の後縁を周方向に湾曲させることで、翼高さ方向における中央部でスロートピッチ比を拡大している。これにより、中央部に流れが集中し、二次流れが抑制されるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第４７２４０３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記特許文献１に記載されたタービン静翼では、流速が相対的に大きい後縁を湾曲させていることから、流体とタービン静翼との間の摩擦損失が増大してしまう。その結果、二次流れの抑制効果が摩擦損失によって相殺され、タービンの効率向上が限定的となる可能性がある。

【0008】

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、二次流れを抑制することで効率がさらに向上したタービン静翼及びタービ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】

【0009】

本発明の一態様に係るタービン翼は、軸線に沿って流れる流体の流路中に設けられるタービン静翼であって、前記軸線の径方向に延びるとともに、径方向から見て高圧側となる腹面、及び低圧側となる背面が形成された翼型の断面を有する翼本体を有し、該翼本体は、最も径方向外側に位置するチップ側部と、該チップ側部の径方向内側に設けられた中央部と、該中央部のさらに径方向内側に設けられたハブ側部と、を有し、前記チップ側部、及び前記ハブ側部の少なくとも一方では、前記中央部における前記翼型である基準翼型に対して、上流側の端縁である前縁が前記基準翼型の翼弦に直交する方向における腹面側に位置し、下流側の端縁である後縁が前記翼弦に直交する方向における背面側に位置するように捻れており、前記チップ側部、及び前記ハブ側部の少なくとも一方における後縁では、前縁に比べて前記基準翼型に対する捻れ量が小さく、かつ後縁の捻じれ量がゼロよりも大きい。

【0010】

上記構成によれば、チップ側部、及び前記ハブ側部の少なくとも一方では、中央部における翼型である基準翼型に対して、前縁が基準翼型の翼弦に直交する方向における腹面側に位置し、後縁が翼弦に直交する方向における背面側に位置するように捻れている。これにより、チップ側部、及びハブ側部では、軸線方向における全域のうち、圧力（静圧）が最も低くなる部分が、後縁側から前縁側にずれる。その結果、前縁から後縁に向かうに従って中央部からチップ側部又はハブ側部に向かう圧力勾配が形成される。この圧力勾配によって、二次流れをチップ側部又はハブ側部に押さえ付けることできる。即ち、二次流れの成長による損失を低減することができる。
さらに、上記構成によれば、前縁に比べて後縁の捻れ量を小さくすることで、後縁側の濡れ面積を小さくすることができる。濡れ面積を小さくすることで、後縁を通過する流体の摩擦損失を抑制することができる。ここで、後縁側では流速が高いため、濡れ面積が増大した場合に摩擦損失が生じやすい。しかしながら、上記の構成によれば、濡れ面積が抑えられていることから、このような摩擦損失を効果的に小さくすることができる。

【0013】

上記タービン静翼では、前記軸線に対する周方向から見て、前記中央部では前縁が径方向に延びる直線状をなしていてもよい。

【0014】

上記構成によれば、タービン静翼の中央部では、前縁が径方向に延びる直線状をなしている。これにより、例えば前縁の全体が直線状ではなく曲線状である場合に比べて、濡れ面積の増加を抑えることができる。その結果、摩擦損失の増大を抑えることができる。

【0015】

上記タービン静翼では、前記軸線方向から見て、前記チップ側部では、径方向外側に向かうに従って前縁が前記腹面側に向かって傾斜して延びていてもよい。

【0016】

上記構成によれば、チップ側部では、径方向外側に向かうに従って前縁が腹面側に向かって傾斜している。これにより、チップ側部では、軸線方向における全域のうち、圧力（静圧）が最も低くなる部分が、後縁側（下流側）から前縁側にずれる。その結果、前縁から当該最も静圧が小さくなる位置に向かうに従って中央部からチップ側部に向かう圧力勾配が形成される。この圧力勾配によって、二次流れをチップ側部に押さえ付けることできる。即ち、二次流れの成長による損失を低減することができる。

【0017】

上記タービン静翼では、前記軸線方向から見て、前記ハブ側部では、径方向内側に向かうに従って前縁が前記腹面側に向かって傾斜して延びていてもよい。

【0018】

上記構成によれば、ハブ側部では、径方向内側に向かうに従って前縁が腹面側に向かって傾斜している。これにより、ハブ側部では、軸線方向における全域のうち、圧力（静圧）が最も低くなる部分が、後縁側（下流側）から前縁側（上流側）にずれる。その結果、前縁から当該最も静圧が小さくなる位置に向かうに従って中央部からハブ側部に向かう圧力勾配が形成される。この圧力勾配によって、二次流れをハブ側部に押さえ付けることできる。即ち、二次流れの成長による損失を低減することができる。

【0019】

上記タービン静翼では、前記軸線方向から見て、前記チップ側部では、径方向外側に向かうに従って後縁が前記背面側に向かって傾斜して延びていてもよい。

【0020】

上記構成によれば、チップ側部では、径方向外側に向かうに従って後縁が背面側に向かって傾斜している。これにより、チップ側部では、軸線方向における全域のうち、圧力（静圧）が最も低くなる部分が、後縁側から前縁側（上流側）にずれる。その結果、前縁から当該最も静圧が小さくなる位置に向かうに従って中央部からチップ側部に向かう圧力勾配が形成される。この圧力勾配によって、二次流れをチップ側部に押さえ付けることできる。即ち、二次流れの成長による損失を低減することができる。

【0021】

上記タービン静翼では、前記軸線方向から見て、前記ハブ側部では、径方向内側に向かうに従って後縁が前記背面側に向かって傾斜して延びていてもよい。

【0022】

上記構成によれば、ハブ側部では、径方向外側に向かうに従って後縁が背面側に向かって傾斜している。これにより、ハブ側部では、軸線方向における全域のうち、圧力（静圧）が最も低くなる部分が、後縁側から前縁側（上流側）にずれる。その結果、前縁から当該最も静圧が小さくなる位置に向かうに従って中央部からハブ側部に向かう圧力勾配が形成される。この圧力勾配によって、二次流れをハブ側部に押さえ付けることできる。即ち、二次流れの成長による損失を低減することができる。

【0023】

上記タービン静翼では、前記軸線に対する周方向から見て、前記チップ側部では、径方向外側に向かうに従って前縁が上流側に向かって延びていてもよい。

【0024】

上記タービン静翼では、前記軸線に対する周方向から見て、前記ハブ側部では、径方向内側に向かうに従って前縁が上流側に向かって延びていてもよい。

【0025】

上記タービン静翼では、前記軸線に対する周方向から見て、前記チップ側部では、径方向外側に向かうに従って後縁が下流側に向かって延びていてもよい。

【0026】

上記タービン静翼では、前記軸線に対する周方向から見て、前記ハブ側部では、径方向内側に向かうに従って後縁が下流側に向かって延びていてもよい。

【0027】

本発明の一態様に係るタービンは、軸線に沿って延びる回転軸と、該回転軸上で軸線方向に間隔をあけて配列された複数のタービン動翼段と、軸線方向において前記タービン動翼段と交互に配置された上記いずれか一の態様に係る複数のタービン静翼を有する複数のタービン静翼段と、を備える。

【0028】

上記構成によれば、タービン静翼における二次流れの形成が抑制されることで、より効率的に運用することが可能なタービンを提供することができる。

【発明の効果】

【0029】

本発明によれば、二次流れを抑制することで効率がさらに向上したタービン静翼及びタービンを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の実施形態に係るタービンの構成を示す模式図である。

【図2】本発明の実施形態に係るタービン静翼を軸線に対する周方向から見た図である。

【図3】本発明の実施形態に係るタービン静翼を軸線に対する径方向から見た図である。

【図4】本発明の実施形態に係るタービン静翼の構成を示す斜視図である。

【図5】本発明の実施形態に係るタービン静翼の背面側における圧力分布（等圧線）を示す図である。

【図6】本発明の実施形態に係るタービン静翼の翼弦方向における静圧分布を示すグラフである。

【図7】本発明の実施形態の変形例に係るタービン静翼を軸線に対する周方向から見た図である。

【図8】本発明の実施形態に係るタービン静翼のさらなる変形例を示す図であって、タービン静翼を軸線に対する周方向から見た図である。

【図9】本発明の実施形態の変形例に係るタービン静翼の構成を示す横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

本発明の第一実施形態について、図１から図６を参照して説明する。本実施形態に係るタービン１００は、ヘリコプターに搭載されるターボシャフトエンジンに好適に用いられる。詳しくは図示しないが、ターボシャフトエンジンは、外部の空気を圧縮して高圧空気を生成する圧縮機と、高圧空気に燃料を混合して燃焼させることで高温高圧の燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスによって回転駆動されるタービン１００と、圧縮機及びタービン１００を同軸に接続するロータと、を備えている。ロータの回転力は変速装置等を介して外部に取り出され、ヘリコプターの場合にはメインローター・テールローターの回転に用いられる。

【0032】

次に、タービン１００の構成について説明する。図１に示すように、タービン１００は、回転軸１と、タービン動翼段２と、タービン静翼段３と、を有している。回転軸１は、軸線Ａｃに沿って延びる円柱状をなしている。タービン動翼段２は、回転軸１の外周面上で軸線Ａｃ方向に間隔をあけて複数（２つ）設けられている。各タービン動翼段２は、軸線Ａｃに対する周方向に配列された複数のタービン動翼２０を有している。タービン動翼２０は、翼型断面を有する動翼本体２１と、この動翼本体２１の径方向内側に設けられたプラットフォーム２２と、を有している。さらに、動翼本体２１の径方向外側の端部には、分割環４が対向している。

【0033】

タービン静翼段３は、軸線Ａｃ方向において上記のタービン動翼段２と交互に配置されている。具体的には、各タービン静翼段３は、各タービン動翼段２の下流側に配置されている。タービン静翼段３は、軸線Ａｃに対する周方向に配列された複数のタービン静翼３０を有している。各タービン静翼３０は、翼型断面を有する静翼本体３１（翼本体）と、静翼本体３１の径方向外側の端部に設けられたチップシュラウド３２と、径方向内側の端部に設けられたハブシュラウド３３と、を有している。詳しくは図示しないが、チップシュラウド３２はケーシングの内周面に対して固定されている。

【0034】

上記のタービン１００の上流側には、燃焼器の尾筒５が接続されている。尾筒５を流れてきた燃焼ガスは、タービン静翼段３を通過する際に整流され、タービン動翼段２に衝突する。これにより、回転軸１に回転力が与えられる。

【0035】

次いで、図２から図４を参照して、タービン静翼３０の構成について説明する。図２は、タービン静翼３０を軸線Ｏ方向から見た図である。図２に示すように、タービン静翼３０は、径方向外側から内側に向かって、上記のチップシュラウド３２と、静翼本体３１と、ハブシュラウド３３と、を有している。静翼本体３１は、径方向外側から内側に向かって、チップ側部３１Ａと、中央部３１Ｂと、ハブ側部３１Ｃと、を有している。チップ側部３１Ａの径方向外側の端部はチップシュラウド３２に接続されている。チップ側の径方向内側のシュラウドは中央部３１Ｂの径方向外側の端部に一体に接続されている。ハブ側部３１Ｃの径方向外側の端部は中央部３１Ｂの径方向内側の端部に一体に接続されている。ハブ側部３１Ｃの径方向内側の端部はハブシュラウド３３に接続されている。

【0036】

図３に示すように、チップ側部３１Ａ、中央部３１Ｂ、及びハブ側部３１Ｃは、いずれも翼型の断面形状を有している。より具体的には、この翼型は、径方向から見て高圧側となる腹面Ｓ１と、低圧側となる背面Ｓ２と、を有している。腹面Ｓ１は下流側に向かって凹んでいる。背面Ｓ２は、下流側に向かって膨らんでいる。腹面Ｓ１及び背面Ｓ２の接続部のうち、上流側を臨む端縁は前縁６とされ、下流側を望む端縁は後縁７とされている。前縁６を含む端部は腹面Ｓ１側から背面Ｓ２側にかけて滑らかな曲面状をなしている。後縁７を含む端部では、腹面Ｓ１と背面Ｓ２とが鋭角をなして交差している。

【0037】

図３中において実線はチップ側部３１Ａ、及びハブ側部３１Ｃの翼型断面を示し、鎖線は中央部３１Ｂの翼型断面を示している。ここで、中央部３１Ｂの翼型を基準翼型Ｗｃと呼ぶ。さらに、基準翼型Ｗｃの前縁６ｃと後縁７ｃとを結ぶ直線を基準翼弦線Ｃｈと呼び、この基準翼弦線Ｃｈに直交する方向を直交方向Ｄｃと呼ぶ。この場合、図３に示すように、チップ側部３１Ａ、及びハブ側部３１Ｃでは、前縁６ｄが基準翼型Ｗｃに対して、直交方向Ｄｃにおける腹面Ｓ１側に位置している。一方で、後縁７ｄは基準翼型Ｗｃに対して、直交方向Ｄｃにおける背面Ｓ２側に位置している。つまり、チップ側部３１Ａ、及びハブ側部３１Ｃの翼型は、基準翼型Ｗｃに対して、径方向外側から見て、反時計回りに捻れている。さらに、チップ側部３１Ａ、及びハブ側部３１Ｃでは、基準翼型Ｗｃに対する捻れ量が前縁６ｄ側で相対的に大きく、後縁７ｄ側で相対的に小さくなっている。なお、チップ側部３１Ａ、及びハブ側部３１Ｃにおける捻れ量は互いに同等である。なお、ハブ側部３１Ｃでは、静翼本体３１の径方向高さ５％～３０％程度以下の領域で上記前縁６ｄ、及び後縁７ｃに捻れが形成されていることが望ましく、チップ側部３１Ａでは径方向高さの７０～９５％程度以上の領域で捻れが形成されていることが望ましい。

【0038】

これにより、軸線Ｏ方向から見た場合、図２に示すように、チップ側部３１Ａ及びハブ側部３１Ｃでは、前縁６ｄと後縁７ｄとが下流側に向かって斜めに延びている。具体的には、チップ側部３１Ａでは、径方向内側から外側に向かうに従って前縁６ｄと後縁７ｄとが下流側に向かって傾斜している。ハブ側部３１Ｃでは、径方向外側から内側に向かうに従って前縁６ｄと後縁７ｄとが下流側に向かって傾斜している。一方で、中央部３１Ｂの前縁６ｃと後縁７ｃとは、径方向に直線状に延びている。このような構成を有することにより、斜めの方向から当該タービン静翼３０を見た場合、図４に示すような形状を呈している。

【0039】

なお、タービン静翼を腹面側（周方向の腹面側）から見た場合（図３の下側から見た場合）、チップ側部３１Ａでは、径方向外側に向かうに従って前縁６ｄが上流側に向かって延びている。さらに、ハブ側部３１Ｃでは、径方向内側に向かうに従って前縁６ｄが上流側に向かって延びている。また、チップ側部３１Ａでは、径方向外側に向かうに従って後縁７ｄが下流側に向かって延びている。さらに、ハブ側部３１Ｃでは、径方向内側に向かうに従って後縁７ｄが下流側に向かって延びている。

【0040】

続いて、図５と図６を参照して、本実施形態に係るタービン静翼３０の挙動について説明する。図５は、タービン静翼３０の背面Ｓ２における流体の静圧分布（等圧線）を示し、図示左方を前縁６側とし、右方を後縁７側としている。また、図示上方はチップ側部３１Ａであり、下方はハブ側部３１Ｃである。同図に示すように、背面Ｓ２上では、前縁６側から後縁７側に向かって静圧が次第に低くなるように圧力勾配が形成される（図５中の鎖線矢印）。さらに、チップ側部３１Ａの近傍、及びハブ側部３１Ｃの近傍では、等圧線の間隔が狭くなるとともに、等圧線の端部が中央部３１Ｂに比べて前縁６側に位置している。即ち、図６に示すように、翼弦線方向において、チップ側部３１Ａ及びハブ側部３１Ｃで最も静圧が小さくなる位置Ｐ１は、中央部３１Ｂで最も静圧が小さくなる位置Ｐ２よりも前縁６側に位置することとなる。

【0041】

ここで、タービン静翼３０では、径方向における延在長さのうち、チップ側部３１Ａ、及びハブ側部３１Ｃとでは、中央部３１Ｂに比べて、二次流れと呼ばれる流れ成分が生じやすいことが知られている。二次流れとは、タービン静翼３０の前縁６から後縁７に向かって旋回しながら進む流れである。二次流れが卓越すると、タービン静翼３０に沿って流れる主流のエネルギー損失が大きくなってしまう。その結果、タービン１００の効率が低下する可能性がある。

【0042】

しかしながら、上記構成によれば、チップ側部３１Ａ、及び前記ハブ側部３１Ｃの少なくとも一方では、中央部３１Ｂにおける翼型である基準翼型Ｗｃに対して、前縁６ｄが基準翼型Ｗｃの翼弦に直交する方向における腹面Ｓ１側に位置し、後縁７ｄが翼弦に直交する方向における背面Ｓ２側に位置するように捻れている。これにより、チップ側部３１Ａ、及びハブ側部３１Ｃでは、軸線Ａｃ方向における全域のうち、圧力（静圧）が最も低くなる部分が、後縁７ｄ側から前縁６ｄ側にずれる。その結果、前縁６ｄから最も圧力（静圧）が小さくなる位置Ｐ１に向かうに従って中央部３１Ｂからチップ側部３１Ａ又はハブ側部３１Ｃに向かう圧力勾配が形成される。この圧力勾配によって、二次流れをチップ側部３１Ａ又はハブ側部３１Ｃに押さえ付けることできる。即ち、二次流れの成長による損失を低減することができる。その結果、タービン１００の効率を向上させることができる。

【0043】

さらに、上記構成によれば、チップ側部３１Ａ、及びハブ側部３１Ｂにおいて、前縁６ｄに比べて後縁７ｄの捻れ量を小さくすることで、後縁７ｄ側の濡れ面積を小さくすることができる。濡れ面積を小さくすることで、後縁７ｄを通過する流体の摩擦損失を抑制することができる。ここで、後縁７ｄ側では前縁６ｄ側に比べて流速が高いため、濡れ面積が増大した場合に摩擦損失が生じやすい。しかしながら、上記の構成によれば、濡れ面積が抑えられていることから、このような摩擦損失を効果的に小さくすることができる。

【0044】

加えて、上記構成によれば、タービン静翼３０の中央部３１Ｂでは、前縁６ｃが径方向に延びる直線状をなしている。これにより、例えば前縁６の全体が直線状ではなく曲線状である場合に比べて、濡れ面積の増加を抑えることができる。その結果、摩擦損失の増大を抑えることができる。

【0045】

さらに加えて、上記構成によれば、チップ側部３１Ａでは、径方向外側に向かうに従って前縁６ｄが腹面Ｓ１側に向かって傾斜するとともに、後縁７ｄが背面Ｓ２側に向かって傾斜している。これにより、チップ側部３１Ａでは、軸線Ａｃ方向における全域のうち、圧力（静圧）が最も低くなる部分が、後縁７ｄ側から前縁６ｄ側にずれる。その結果、前縁６ｄから、最も静圧が小さくなる位置Ｐ１に向かうに従って中央部３１Ｂからチップ側部３１Ａに向かう圧力勾配が形成される。この圧力勾配によって、二次流れをチップ側部３１Ａに押さえ付けることできる。即ち、二次流れの成長による損失を低減することができる。

【0046】

さらに、上記構成によれば、ハブ側部３１Ｃでは、径方向内側に向かうに従って前縁６ｄが腹面Ｓ１側に向かって傾斜するとともに、後縁７ｄが背面Ｓ２側に向かって傾斜している。これにより、ハブ側部３１Ｃでは、軸線Ａｃ方向における全域のうち、圧力（静圧）が最も低くなる部分が、前縁６ｄ側にずれる。その結果、前縁６ｄから、最も静圧が小さくなる位置Ｐ１に向かうに従って中央部３１Ｂからハブ側部３１Ｃに向かう圧力勾配が形成される。この圧力勾配によって、二次流れをハブ側部３１Ｃに押さえ付けることできる。即ち、二次流れの成長による損失を低減することができる。

【0047】

以上、本発明の実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、チップ側部３１Ａ、及びハブ側部３１Ｃの両方で、基準翼型Ｗｃに対して捻れを形成した例について説明した。しかしながら、図７又は図８に示すように、チップ側部３１Ａ、及びハブ側部３１Ｃのうち、いずれか一方のみに捻れを形成した構成を採ることも可能である。この場合、図９に示すように、タービン静翼３０の内部に冷却流路を形成するためのインサート部材９０を備える構成を採る際に、捻れが形成されていない方の端部から当該インサート部材９０を容易に挿入することができる。

【0048】

さらに、上記実施形態では、ヘリコプターに搭載されるターボシャフトエンジンにタービン静翼３０を適用した例について説明した。しかしながら、タービン静翼３０の適用対象はターボシャフトエンジンに限定されない。他の適用例として、構造の簡素化やコスト低減のために翼列の段数削減、高負荷・低アスペクト比翼が要求されるエンジンであれば、いかなるものにも上記のタービン静翼３０を適用することが可能である。より具体的には、垂直離着陸機、飛昇体、ドローン等の航空機用エンジンに上記のタービン静翼３０を好適に用いることが可能である。なお、上述のアスペクト比とは，翼のコード長に対する翼高さの比のことを指す。コード長とは，前縁６と後縁７を結ぶ線分の長さである。例えば、このアスペクト比が１以下の場合、低アスペクト比であると言える。

【符号の説明】

【0049】

１００…タービン
１…回転軸
２…タービン動翼段
３…タービン静翼段
４…分割環
５…尾筒
６，６ｃ，６ｄ…前縁
７，７ｃ，７ｄ…後縁
２０…タービン動翼
２１…動翼本体
２２…プラットフォーム
３０…タービン静翼
３１…静翼本体
３２…チップシュラウド
３３…ハブシュラウド
３１Ａ…チップ側部
３１Ｂ…中央部
３１Ｃ…ハブ側部
Ａｃ…軸線
Ｃｈ…基準翼弦線
Ｄｃ…直交方向
Ｓ１…腹面
Ｓ２…背面
Ｗｃ…基準翼型

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】