JP2005337260A - ロータブレードおよびロータブレードの冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 エアフォイルの所望の冷却を促進してブレードの耐久性を向上させる内部通路構造体を有するエアフォイルを提供する。
【解決手段】 ロータブレードは、根部（２０）と中空のエアフォイル（２２）とを含み、この中空のエアフォイルは、負圧壁、正圧壁、前縁（３２）、後縁（３４）、基部（２８）、および先端部（３０）によって画成されるキャビティを有する。内部通路構造体（４０）が、キャビティ内に配置されている。この内部通路構造体は、互いに接続された少なくとも３つの径方向セグメント（８０）を有する蛇行通路（７８）と、先端部と蛇行通路との間に配置された軸方向に延びる通路（５２）と、最後の径方向セグメント（８２）と軸方向に延びる通路との間に延びる少なくとも１つの孔（８５）と、蛇行通路の最後の径方向セグメントにおける負圧壁または正圧壁の一方に配置された１つまたは複数の吸込孔（８４）と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、主に、ガスタービンのロータブレードに関し、特に、冷却されたガスタービンのロータブレードに関する。

軸流タービンエンジンのタービンセクションは、回転ディスクとこのディスクの周囲に周方向に配置された複数のロータブレードをそれぞれ含むロータアセンブリを有する。ロータブレードは、エンジンを通るガス流路内に配置されるエアフォイル部を備える。ガス流路内の温度は、エアフォイルの耐久性に悪影響を及ぼす場合が多いので、エアフォイルに冷却空気を通過させてエアフォイルを冷却することが知られている。冷却空気は、エアフォイル材料の温度を減少させて、その耐久性を向上させる。

従来技術の冷却されたロータブレードは、多くの場合、前縁通路を含む内部通路構造体を利用し、この前縁通路は、先端部の近傍で終端となっているか、冷却孔を介して先端部と連通しているか、もしくは後縁の前方で終端となる軸方向に延びる通路に接続されている。このような全ての内部通路構造体は、内部対流冷却を阻害する空気流のよどみ領域すなわち比較的低い流速の領域を有する。これらの冷却効率が低い領域に隣接するエアフォイル壁領域は、一般にエアフォイルの他の領域よりも高温であり、望ましくない酸化、機械的熱疲労（ＴＭＦ）、クリープ、および浸食を生じやすい。

従って、エアフォイルの所望の冷却を促進してブレードの耐久性を向上させる内部通路構造体を有するエアフォイルが求められている。

本発明によれば、根部と中空のエアフォイルとを含むロータブレードが提供され、中空のエアフォイルは、負圧壁、正圧壁、前縁、後縁、基部、および先端部によって画成されるキャビティを有する。内部通路構造体が、キャビティ内に配置されている。この内部通路構造体は、互いに接続された少なくとも３つの径方向セグメントを有する蛇行通路と、先端部と蛇行通路との間に配置された軸方向に延びる通路と、最後の径方向セグメントと軸方向に延びる通路との間に延びる少なくとも１つの孔と、蛇行通路の最後の径方向セグメントにおける負圧壁または正圧壁の一方に配置された１つまたは複数の吸込孔と、を備える。“最後の径方向セグメント”は、冷却空気を受け入れることができる蛇行流路の最後のセグメントとして定義される。少なくとも１つの管路が根部内に配置される。この管路は、根部を通って内部通路構造体内に空気流を流入させることができる。

ロータブレードの冷却方法も提供される。この方法は、（ａ）上述した本発明のロータブレードのようなロータブレードを提供し、（ｂ）内部通路構造体内にＰ₁の冷却空気を提供し、（ｃ）軸方向に延びる通路にＰ₂の冷却空気を提供し、（ｄ）蛇行流路の第２のセグメントにおいて最後の径方向セグメントにＰ₃の冷却空気を提供することを含み、ここでＰ₁＞Ｐ₂＞Ｐ₃である。Ｐ₂とＰ₃との差により、冷却空気が、最後の径方向セグメントと軸方向に延びる通路との間に延びる少なくとも１つの孔を通って、軸方向に延びる通路から流出して最後の径方向セグメントに流入する。Ｐ₁とＰ₂との差により、冷却空気が蛇行流路に流入可能になる。

本発明のロータブレードおよび方法の利点の１つは、内部対流冷却を阻害する空気流のよどみ領域および／またはエアフォイル内の比較的低速の流れ領域が減少するかまたはなくなることである。従って、エアフォイルの壁は、酸化、機械的熱疲労、クリープ、および浸食に対してより大きい耐性を有して高温環境に対応することができる。

本発明の上述およびその他の目的、特徴、および利点は、添付図面に示した本発明の好適実施例の詳細な説明により明らかになる。

図１には、ディスク１２と複数のロータブレード１４を有するガスタービンエンジン用のロータブレードアセンブリ１０が示されている。ディスク１２は、ディスク１２の周囲に周方向に配置された複数のリセス１６と、回転中心線１８と、を含み、回転中心線１８を中心に回転可能となっている。各々のブレード１４は、根部２０、エアフォイル２２、プラットフォーム２４、および径方向中心線２５を含む。根部２０は、ディスク１２の１つのリセス１６の形状に嵌合する形状（もみの木形状）を有する。図２〜図５に示すように、根部２０は、さらに管路２６を含み、この管路を通して冷却空気が根部２０に流入してエアフォイル２２へと通過可能となっている。

図１〜図５を参照すると、エアフォイル２２は、基部２８、先端部３０、前縁３２、後縁３４、正圧壁３６（図１参照）、負圧壁３８（図１参照）、および内部通路構造体４０を含む。図２〜図５は、前縁３２と後縁３４とを通る線に沿った断面を示している。正圧壁３６と負圧壁３８とは、基部２８と先端部３０との間に延在するとともに前縁３２と後縁３４とで接合される。

内部通路構造体４０は、根部２０を通ってエアフォイル２２内に延びる第１の管路４２、第２の管路４４、および第３の管路４６を含む。第１の管路４２は、前縁３２に隣接して配置された１つまたは複数の前縁通路４８（“ＬＥ通路”）と流体的に連通している。第１の管路４２は、これらのＬＥ通路４８への冷却空気の主な経路を提供するので、前縁３２は第１の管路４２を通してエアフォイル２２に流入する冷却空気によって主に冷却される。

図２を参照すると、１つまたは複数のＬＥ通路４８の第１の実施例では、第１の管路４２は単一のＬＥ通路５０と流体的に連通しており、この通路５０は前縁３２に隣接している。ＬＥ通路５０の径方向外側端部（すなわち、第１の管路４２の反対側におけるＬＥ通路５０の端部）では、ＬＥ通路５０は軸方向に延びる通路５２（“ＡＥ通路”）と接続されており、このＡＥ通路は、エアフォイル２２の先端部３０に隣接してＬＥ通路５０とエアフォイル２２の後縁３４との間に延びている。ＬＥ通路５０は、前縁３２に沿って配置された複数の冷却孔５４を通してエアフォイル２２の外部と連通している。

図３を参照すると、１つまたは複数のＬＥ通路４８の第２の実施例では、第１の管路は第１のＬＥ通路５６および第２のＬＥ通路５８と流体的に連通している。第１のＬＥ通路５６は前縁３２に隣接し、第２のＬＥ通路５８は第１のＬＥ通路５６のすぐ後方でこれに隣接する。第１のＬＥ通路５６は、前縁３２に沿って配置された複数の冷却孔５４を通してエアフォイル２２の外部と連通している。いくつかの実施例では、第１のＬＥ通路５６は、１つまたは複数の孔６２によって先端部３０または先端ポケット６０と連通している。第２のＬＥ通路５８の径方向外側端部（すなわち、第１の管路４２の反対側における第２のＬＥ通路５８の端部）では、第２のＬＥ通路５８は、エアフォイル２２の先端部３０に隣接してエアフォイル２２の後縁３４まで延びるＡＥ通路５２と接続されている。

図４を参照すると、１つまたは複数のＬＥ通路４８の第３の実施例では、第１の管路４２は第１のＬＥ通路６４および第２のＬＥ通路６６と流体的に連通している。第１のＬＥ通路６４は前縁３２に隣接し、第２のＬＥ通路６６は第１のＬＥ通路６４のすぐ後方でこれに隣接する。第１のＬＥ通路６４は、前縁３２に沿って配置された複数の冷却孔５４を通してエアフォイル２２の外部と連通している。第１のＬＥ通路６４の径方向外側端部（第１の管路４２の反対側における第１のＬＥ通路６４の端部）では、第１のＬＥ通路６４は、エアフォイル２２の先端部３０に隣接してエアフォイル２２の後縁３４まで延びるＡＥ通路５２に接続されている。第２のＬＥ通路６６は、ＡＥ通路５２の径方向下側で終端となっている。ＡＥ通路５２と第２のＬＥ通路６６との間のリブに配置された１つまたは複数の孔６８が、これらの通路の間で空気流の通過を可能にする。

図５を参照すると、１つまたは複数のＬＥ通路４８の第４の実施例では、第１の管路４２は、単一のＬＥ通路７０と流体的に連通している。１つまたは複数のキャビティ７２が、ＬＥ通路７０の前方に設けられているとともに、複数のクロスオーバ孔７４を通してＬＥ通路７０と連通している。１つまたは複数のキャビティ７２は、前縁３２に隣接する。また、１つまたは複数のキャビティ７２は、前縁３２に沿って配置された複数の冷却孔によってエアフォイル２２の外部と連通している。いくつかの実施例では、キャビティ７２（または複数のキャビティがあれば最も径方向外側のキャビティ）は、１つまたは複数の孔７６によって先端部３０または先端ポケット６０と連通している。ＬＥ通路７０の径方向外側端部（すなわち、第１の管路４２の反対側におけるＬＥ通路７０の端部）では、ＬＥ通路７０は、エアフォイル２２の先端部３０に隣接してエアフォイル２２の後縁３４まで延びるＡＥ通路５２に接続されている。

図２〜図５を参照すると、第２の管路４４は、エアフォイル２２の中間部領域においてＬＥ通路のすぐ後方に配置された蛇行通路７８と流体的に連通している。第２の管路４４は、蛇行通路７８への冷却空気の主な経路を提供するので、中間部領域は第２の管路４４を通してエアフォイル２２に流入する冷却空気によって主に冷却される。蛇行通路７８は、奇数個の径方向セグメント８０を有し、その個数は１つよりも大きく、例えば、３つまたは５つなどである。奇数個の径方向セグメント８０を設けることで、蛇行通路７８の最後の径方向セグメント８２が、確実にＡＥ通路５２に隣接して終端となる。径方向セグメント８０は、約１８０°の湾曲部で互いに接続されており、例えば、第１の径方向セグメントは第２の径方向セグメントと１８０°の湾曲部で接続されており、第２の径方向セグメントは第３の径方向セグメントと１８０°の湾曲部で接続されている。図２〜図５に示した蛇行通路７８は、蛇行通路７８を通る経路が冷却空気を前方、すなわちエアフォイル２２の前縁３２に向かって導くように方向づけられている。他の実施例では、蛇行通路７８は、冷却空気を後方すなわちエアフォイル２２の後縁３４に向かって導くように方向づけてもよい。いくつかの実施例では、典型的には１つまたは複数の冷却孔の形態である冷却空気吸込部（ｓｉｎｋ）８４が、最後のセグメント８２の外側壁（例えば負圧壁）に配置されており、エアフォイル２２からの冷却空気流の流出を可能にする寸法となっている。好適実施例では、これらの１つまたは複数の冷却孔はフィルム孔である。さらに、１つまたは複数の孔８５が、最後の径方向セグメント８２とＡＥ通路とを分離するリブを通って延び、これらの通路の間の流体的連通を可能にしている。

第３の管路４６は、蛇行通路７８とエアフォイル２２の後縁３４との間に配置された１つまたは複数の通路８６と流体的に連通している。第３の管路４６は、エアフォイル２２の先端部に隣接する後縁３４部分を除く後縁３４への冷却空気の主な流路を提供するので、後縁３４は第３の管路４６を通してエアフォイル２２に流入する冷却空気によって主に冷却される。上述したように、エアフォイル２２の先端部３０に隣接する後縁３４部分は、ＡＥ通路５２を通る冷却空気によって冷却される。

好適実施例では、ＡＥ通路５２の後縁３４における出口孔面積は、ＡＥ通路５２から流出する冷却空気流を絞るように選択される。ＡＥ通路５２内で結果的に生じる高速の冷却空気流は、先端部３０、正圧壁３６、および負圧壁３８への内部対流をかなり増加させる。ＡＥ通路５２の断面積を減少させて冷却空気流を加速するためにテーパ状のセグメント８８が使用可能である。断面積の特定の減少率は、個々の用途に適するように選択される。

図２〜図５に示す実施例では、ＬＥ通路とＡＥ通路５２との間の移行部は、冷却空気がＬＥ通路とＡＥ通路５２との間で移動するときの圧力損失が最小となるように最適化された約９０°の湾曲部である。例えば、ＬＥ通路５０，５８，６４，７０は、湾曲部に接近するに従って幅が増加する。結果的に断面積が増加し、冷媒速度が減少する。これにより、湾曲部の近傍における圧力損失が低下する。

（ＡＥ通路５２を含む）上述の全ての通路は、特定の通路における熱伝達を容易にするために１つまたは複数の冷却孔および／または（トリップストリップ、ペデスタル、ピンフィンなどの）冷却特徴部を含みうる。冷却孔および／または冷却特徴部の厳密な種類は、用途によって変更可能であり、複数の種類が使用可能である。本発明は、種々の異なる種類の冷却孔および冷却特徴部とともに使用可能であり、特定の種類のものに限定されない。

いくつかの実施例は、ＡＥ通路５２の径方向外側に配置された先端ポケット６０をさらに含む。先端ポケット６０は、エアフォイル２２の外部に対して開口している。１つまたは複数の孔が、先端ポケット６０とＬＥ通路および／またはＡＥ通路５２との間に配置されたエアフォイル２２の壁部分を貫通している。

上述のロータブレード１４は、エアフォイル２２内の冷却通路の形成にセラミックコアを使用する鋳造プロセスで製造可能である。セラミックコアは、冷却孔やトリップストリップなどの細部を通路内に形成することができる点で有利である。しかし、当業者であれば分かるように、セラミックコアの脆性によりその使用は困難である。上述のロータブレードの内部通路構造体４０は、セラミックコアの耐久性を向上させる特徴部を含むことで鋳造プロセスを容易にする。例えば、第１および第２のＬＥ通路の実施例では、先端ポケット６０からＡＥ通路５２を通って蛇行流路７８内に延在するロッドが使用可能である。このロッドは、１）先端ポケット６０を形成するコア部分、２）ＡＥ通路５２を形成するコア部分、および３）蛇行通路７８を形成するコア部分を支持する。ロッドは、セラミックコアの除去と同時に除去されて、先端ポケット６０とＡＥ通路５２との間、およびＡＥ通路５２と蛇行通路７８との間に孔を残す。コア部分の間にコア連結部（ｃｏｒｅ−ｔｉｅｓ）を使用してもよい。

セラミックコアの耐久性を向上させる本発明の内部通路構造体の他の特徴は、エアフォイル２２の先端部３０に隣接するＡＥ通路５２である。通路５２を後縁３４まで延長することで、通路５２と後縁３４とのコア部分が、エアフォイル２２の外部に配置されたストリンガによって互いに連結可能になる。（例えば、蛇行通路７８の１つまたは複数のセグメントである）内部冷却通路に相当するコア部分も、ロッドまたはコア連結部を介してＡＥ通路５２によって支持可能である。

本発明の動作では、ロータブレード１４のエアフォイル２２部分が、タービンエンジンのコアガス流路内に配置される。エアフォイル２２は、エアフォイル２２を通過する高温のコアガスにさらされる。コアガスよりもかなり低温の冷却空気が、根部２０に配置された管路４２，４４，４６を通してエアフォイル２２内に供給される。

第１の管路４２を通って移動する冷却空気は、前縁３２に隣接して配置された１つまたは複数のＬＥ通路４８に直接流入し、続いて、エアフォイル２２の先端部３０に隣接するＡＥ通路に流入する。厳密な経路は特定のＬＥ通路の実施例によって決まるが、第１の管路４２は、これらの通路４８への冷却空気の主な経路を提供する。

比較的大きく、かつさえぎられていないＬＥ通路４８およびＡＥ通路５２は、前縁３２および先端部３０に所望の冷却量を提供する体積流量を可能にする。より詳細には、本発明のＬＥ通路およびＡＥ通路の構造は、エアフォイル前縁３２の径方向翼幅の実質的に全体および先端部３０の軸方向翼弦の実質的に全体に沿って、比較的高いマッハ数および熱伝達係数を有する冷却空気流を可能にする。流れの高いマッハ数および熱伝達係数は、前縁３２と先端部３０との負圧側部分の近傍で対流熱伝達を向上させるのに特に有用である。前縁３２の負圧側部分は、外部の高い熱負荷および背面の限られた冷却により、従来は酸化の増大にさらされていた。背面の限られた冷却は、低いレイノルズ数を有する冷却空気流および浮力やコリオリ、すなわちブレード先端部で終端となる前縁キャビティ構造で典型的に見られる流れ特性による回転の影響の作用である。

第１の管路４２を通って第１の実施例の１つまたは複数のＬＥ通路４８に流入する冷却空気は、比較的低い圧力損失を受けて比較的高い圧力および速度でＡＥ通路５２に流入する。１つまたは複数のＬＥ通路４８の第１の実施例は、前縁３２に隣接する単一の通路５０なので、冷却空気は、前縁３２、正圧壁３６、および負圧壁３８から熱伝達を受ける。この実施例では、ＡＥ通路５２は、エアフォイル２２の翼弦全体にわたって延びる。

第１の管路４２を通って第２の実施例の１つまたは複数のＬＥ通路４８に流入する冷却空気は、第１のＬＥ通路５６と第２のＬＥ通路５８とに分配される。第１のＬＥ通路５６に流入する冷却空気は、前縁３２に隣接して移動して、前縁３２、正圧壁３６、および負圧壁３８から熱伝達を受ける。第１のＬＥ通路５６を通る冷却空気は、前縁３２の径方向長さに沿って配置された冷却孔５４から流出するとともに、通路５６の径方向端部と先端部３０（または先端ポケット６０）との間に配置された１つまたは複数の冷却孔６２を通って流出する。径方向端部に配置された孔６２は、第１のＬＥ通路５６における冷却空気流のよどみを防止する。第２のＬＥ通路５８を通る冷却空気は、比較的低い圧力損失を受けて比較的高い圧力および速度でＡＥ通路５２に流入する。第２のＬＥ通路５８は第１のＬＥ通路５６（そして前縁３２）の後方に位置するので、第２のＬＥ通路５８を通る冷却空気が、前縁３２から受ける熱伝達は比較的少ない。これにより、冷却空気は、前縁３２と接触する場合よりも一般に低い温度でＡＥ通路５２に達する。この実施例では、ＡＥ通路５２は、エアフォイル２２のほぼ翼弦全体にわたって延びる。

第１の管路４２を通って第３の実施例の１つまたは複数のＬＥ通路４８に流入する冷却空気は、第１のＬＥ通路６４と第２のＬＥ通路６６とに分配される。第１のＬＥ通路６４に流入する空気は、比較的低い圧力損失を受けて比較的高い圧力および速度でＡＥ通路５２に流入する。第２のＬＥ通路６６に流入する冷却空気は、径方向端部に達するまで実質的に妨げられずに同様に流れる。冷却空気は、第２のＬＥ通路６６とＡＥ通路５２とを分離するリブに配置された１つまたは複数の冷却孔６８またはエアフォイル２２の壁に配置された冷却孔を通して第２のＬＥ通路から流出することができる。径方向端部に配置された孔６８は、第２のＬＥ通路６６における冷却空気流のよどみを防止する。この実施例では、ＡＥ通路５２は、エアフォイル２２の翼弦全体にわたって延びる。

第１の管路４２を通って第４の実施例の１つまたは複数のＬＥ通路４８に流入する冷却空気は、比較的低い圧力損失を受けて比較的高い圧力および速度でＡＥ通路５２に流入する。ＬＥ通路４８を通る冷却空気の一部は、ＬＥ通路７０と前縁３２との間に配置されたキャビティに流入する。キャビティ７２を通る冷却空気は、前縁３２の径方向長さに沿って配置された冷却孔５４およびキャビティ７２と先端部３０（または先端ポケット６０）の間に配置された１つまたは複数の冷却孔７６を通って流出する。径方向端部に設けられた孔７６は、キャビティ７２内における冷却空気のよどみを防止する。ＬＥ通路７０はキャビティ７２（そして前縁３２）の後方にあるので、ＬＥ通路７０を通る冷却空気が前縁３２から受ける熱伝達は比較的少ない。これにより、冷却空気は、前縁３２と接触する場合よりも一般に低い温度でＡＥ通路５２に達する。

上述の全ての実施例では、一般に、ＡＥ通路５２を通る冷却空気の一部が、先端部３０、キャビティ６０、正圧壁３６、および／または負圧壁３８との間に延びる冷却孔などの冷却孔を介してＡＥ通路５２から流出する。本発明の内部通路構造体、特に、翼弦の長さまたはほぼ翼弦の長さにわたって延びるＡＥ通路５２によって提供される利点は、径方向セグメントを分離するリブに妨げられることなく、先端部３０、正圧壁３６、および／または負圧壁３８に冷却孔を穿孔することができるのでエアフォイル２２の製造性が増すことである。

第２の管路４４を通る冷却空気は、Ｐ₁で蛇行通路７８に流入する。冷却空気は、各々の径方向セグメント８０および１８０°の湾曲部を通過する。通路７８に流入する冷却空気の一部は、エアフォイル２２の壁に配置された冷却孔を介して通路７８から流出する。蛇行通路７８に流入する冷却空気の残りの部分は、通路７８の最後の径方向セグメント８２に流入する。本発明の内部通路構造体では、最後の径方向セグメント８２に達する冷却空気の圧力は、（例えば、蛇行通路７８内で生じる水頭損失により）典型的にＡＥ通路５２の隣接する領域における冷却空気の圧力Ｐ₂よりも低い圧力Ｐ₃であり、ここでＰ₁＞Ｐ₂＞Ｐ₃である。このような場合には、冷却空気は、最後の径方向セグメント８２とＡＥ通路５２との間に延びる１つまたは複数の孔８５を介して、ＡＥ通路５２から最後の径方向セグメント８２に流入する（Ｐ₂＞Ｐ₃）。ＡＥ通路５２からの流入空気に対応するように、エアフォイル２２の外に冷却空気流を流出させる寸法の（例えば、フィルム孔などの）冷却空気吸込部８４が最後のセグメントの（例えば、負圧壁３８である）外側壁に配置される。冷却空気吸込部８４は、蛇行通路７８の最後の径方向セグメント８２における望ましくない流れのよどみを防止する。蛇行通路７８における冷却空気の２つの反対向きの流れは、各々の流れの静圧が他方の静圧に等しくなる位置で静止する。好ましくは、冷却空気吸込部８４は、この静止位置に隣接して配置される。蛇行通路７８に流入する冷却空気の圧力Ｐ₁は、ＡＥ通路５２からの流入空気が蛇行通路７８を完全に通過することを防ぐ（Ｐ₁＞Ｐ₂）。

第３の管路４６を通る冷却空気は、蛇行通路７８と後縁３４との間に配置された１つまたは複数の通路８６に流入する。これらの通路に流入する全ての冷却空気は、エアフォイル２２の壁に配置された冷却孔を通ってまたは後縁３４に沿って流出する。

本発明をその詳細な実施例に基づいて開示および説明したが、当業者であれば分かるように、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、その形態および詳細に種々の変更を加えることができる。

ロータアセンブリの一部の斜視図である。 内部通路構造体の第１の実施例を含むロータブレードの断面図である。 内部通路構造体の第２の実施例を含むロータブレードの断面図である。 内部通路構造体の第３の実施例を含むロータブレードの断面図である。 内部通路構造体の第４の実施例を含むロータブレードの断面図である。

符号の説明

２０…根部
２２…エアフォイル
２４…プラットフォーム
２６…管路
２８…基部
３０…先端部
３２…前縁
３４…後縁
４０…内部通路構造体
４２…第１の管路
４４…第２の管路
４６…第３の管路
４８，５０…前縁通路
５２…軸方向に延びる通路
５４…冷却孔
６０…先端ポケット
７８…蛇行通路
８０…径方向セグメント
８２…最後の径方向セグメント
８４…冷却空気吸込部
８５…孔
８６…通路
８８…テーパ状のセグメント

Claims (15)

1. 根部と、
   プラットフォームと、
   負圧壁、正圧壁、前縁、後縁、基部、および先端部によって画成されるキャビティを有する中空のエアフォイルと、
   前記キャビティ内に配置されるとともに、互いに接続された少なくとも３つの径方向セグメントを有する蛇行通路と、前記先端部と前記蛇行通路との間に配置された軸方向に延びる通路と、最後の径方向セグメントと前記軸方向に延びる通路との間に延びる少なくとも１つの孔と、前記蛇行通路の最後の径方向セグメントにおける負圧壁または正圧壁の一方に配置された１つまたは複数の吸込孔と、を備える内部通路構造体と、
   前記根部内に配置されるとともに、該根部を通って前記内部通路構造体内に空気流を流入させることができる少なくとも１つの管路と、を含むことを特徴とするロータブレード。
2. 前記内部通路構造体は、前縁と前記蛇行通路との間に配置された前縁通路をさらに含み、該前縁通路は前記軸方向に延びる通路と流体的に連通していることを特徴とする請求項１記載のロータブレード。
3. 前記少なくとも１つの管路は、前記根部を通って前記前縁通路に空気流を流入させることができる第１の管路と、前記根部を通って前記蛇行通路に空気流を流入させることができる第２の管路と、を含むことを特徴とする請求項２記載のロータブレード。
4. 前記軸方向に延びる通路は、前記前縁通路と後縁との間に延在するとともに、後縁においてエアフォイルから冷却空気が流出することを可能にする開口部を含むことを特徴とする請求項３記載のロータブレード。
5. 前記１つまたは複数の吸込孔は、負圧壁に配置されていることを特徴とする請求項１記載のロータブレード。
6. 前記１つまたは複数の吸込孔は、協働してフィルム冷却を行うように設けられていることを特徴とする請求項５記載のロータブレード。
7. 前記蛇行通路は、該蛇行通路を通る経路がエアフォイルの前縁に向かって冷却空気を導くように方向づけられていることを特徴とする請求項１記載のロータブレード。
8. 前記蛇行通路は、該蛇行通路を通る経路がエアフォイルの後縁に向かって冷却空気を導くように方向づけられていることを特徴とする請求項１記載のロータブレード。
9. ロータブレードの冷却方法であって、
   根部と、中空のエアフォイルと、を有するロータブレードを提供することを含み、前記中空のエアフォイルは、負圧壁、正圧壁、前縁、後縁、基部、および先端部によって画成されるキャビティを有し、このキャビティ内には内部通路構造体が配置されており、この内部通路構造体は、互いに接続された少なくとも３つの径方向セグメントを有する蛇行通路と、前記先端部と前記蛇行通路との間に配置された軸方向に延びる通路と、最後の径方向セグメントと前記軸方向に延びる通路との間に延びる少なくとも１つの孔と、前記蛇行通路の最後の径方向セグメントにおける負圧壁または正圧壁の一方に配置された１つまたは複数の吸込孔と、を備え、前記ロータブレードは、前記根部内に配置されるとともに、該根部を通って前記内部通路構造体内に空気流を流入させることができる少なくとも１つの管路を含んでおり、
   さらに、内部通路構造体内にＰ₁の冷却空気を提供し、
   前記軸方向に延びる通路にＰ₂の冷却空気を提供し、
   前記蛇行流路の第２のセグメントにおいて最後の径方向セグメントにＰ₃の冷却空気を提供することを含み、ここでＰ₁＞Ｐ₂＞Ｐ₃であり、
   Ｐ₂とＰ₃との差により、最後の径方向セグメントと前記軸方向に延びる通路との間に延びる少なくとも１つの孔を通って、前記軸方向に延びる通路から冷却空気が流出し、
   Ｐ₁とＰ₂との差により、冷却空気が蛇行流路に流入可能になることを特徴とするロータブレードの冷却方法。
10. 前記内部通路構造体は、前縁と前記蛇行通路との間に配置された前縁通路をさらに含み、前記前縁通路は、前記軸方向に延びる通路と流体的に連通しており、前記軸方向に延びる通路内の冷却空気は、前記前縁通路を通って該軸方向に延びる通路に流入することを特徴とする請求項９記載のロータブレードの冷却方法。
11. 前記軸方向に延びる通路内の冷却空気は、エアフォイルの後縁において該軸方向に延びる通路から流出することを特徴とする請求項１０記載のロータブレードの冷却方法。
12. 前記１つまたは複数の吸込孔は、最後の径方向セグメント内の予測されるよどみ点に配置され、このよどみ点は、最後の径方向セグメントにおいて圧力が最も低い点であることを特徴とする請求項９記載のロータブレードの冷却方法。
13. 前記１つまたは複数の吸込孔は、フィルム冷却を行うように形成されていることを特徴とする請求項９記載のロータブレードの冷却方法。
14. 前記蛇行通路は、該蛇行通路を通る経路がエアフォイルの前縁に向かって冷却空気を導くように方向づけられていることを特徴とする請求項９記載のロータブレードの冷却方法。
15. 前記蛇行通路は、該蛇行通路を通る経路がエアフォイルの後縁に向かって冷却空気を導くように方向づけられていることを特徴とする請求項９記載のロータブレードの冷却方法。

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