具有金属强度的复合翼型件制造技术

层合复合翼型件组件包括：第一薄层，所述第一薄层由包括金属纤维的预浸材料形成；和至少第二薄层，所述第二薄层由预浸材料形成，所述预浸材料包括与碳纤维混合的金属纤维，仅金属纤维，仅碳纤维，包括金属纤维的基材，包括碳纤维的基材及其组合中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
具有金属强度的复合翼型件
本公开的领域整体上涉及燃气涡轮风扇发动机，并且更具体地涉及包括具有金属强度的复合翼型件的燃气涡轮风扇发动机。
技术介绍
用于涡轮风扇的至少一些已知的翼型件组件或风扇叶片，例如在航空器发动机中实施的那些，使用诸如碳纤维层的复合部件形成。由碳纤维制造的这些层合翼型件中的至少一些包括在制造翼型件之后与其联接的一个或多个金属片。例如，至少一些已知的碳纤维风扇叶片包括联接到叶片的前缘的金属片，以便增加风扇叶片的冲击能力。但是，这些金属片增加了每个翼型件的重量。由于降低发动机重量是航空器发动机设计中不变的驱动因素，所以在利用金属部件提供的附加强度的同时减少翼型件的重量将是有益的。
技术实现思路
在一个方面中，提供了层合复合翼型件组件。翼型件组件包括：第一薄层，所述第一薄层由包括金属纤维的预浸材料(pre-pregmaterial)形成；和至少第二薄层，所述至少第二薄层由预浸材料形成，所述预浸材料包括与碳纤维混合的金属纤维，仅金属纤维，仅碳纤维，包括金属纤维的基材，包括碳纤维的基材及其组合中的至少一种。翼型件组件可以包括附加的，更少的和/或替代的元件。在一些实施例中，金属纤维包括退火钢，镍合金，镍和铬合金，钛，钨及其组合中的至少一种。在一些实施例中，第二薄层由与第一薄层不同的预浸材料形成。在一些实施例中，第一薄层由包括沿第一方向取向的金属纤维的预浸材料形成，并且第二薄层由包括沿第二方向取向的碳纤维的预浸材料形成。第一薄层可以由包括沿第一方向取向的单向金属纤维的预浸材料形成，并且第二薄层可以由包括沿第二方向取向的单向碳纤维的预浸材料形成。在一些实施例中，第一薄层和第二薄层中的一个由预浸材料形成，所述预浸材料包括沿第一方向取向的单向碳纤维和与碳纤维交叉的金属纤维。在其他实施例中，翼型件组件包括由预浸材料形成的多个薄层，包括第一薄层和第二薄层，并且多个薄层的薄层子集由包括碳纤维的预浸材料形成。翼型件组件还可以包括延伸到多个薄层的子集中的金属线。金属线可以以2.5D构造延伸到多个薄层的子集中，或者金属线可以以3D构造延伸到多个薄层的子集中。在另一方面中，提供了形成层合复合翼型件组件的方法。该方法包括：提供由包括金属纤维的预浸材料形成的第一薄层；以及将第二薄层定位在第一薄层附近，第二薄层由预浸材料形成，所述预浸材料包括与碳纤维混合的金属纤维，仅金属纤维，仅碳纤维，包括金属纤维的基材，包括碳纤维的基材及其组合中的至少一种。该方法还包括固化至少第一薄层和第二薄层以形成层合复合翼型件组件。该方法可以包括额外的，更少的和/或替代的步骤。例如，在一些实施例中，提供第一薄层包括提供由包括沿第一方向取向的金属纤维的预浸材料形成的第一薄层，并且定位第二薄层包括定位由包括沿第二方向取向的碳纤维的预浸材料形成的第二薄层。在一些实施例中，层合复合翼型件组件包括由预浸材料形成的多个薄层，包括第一薄层和所述第二薄层，并且其中所述多个薄层的薄层子集包括由包括碳纤维的预浸材料形成的薄层，所述方法还包括将金属线穿入所述多个薄层的子集中。将金属线穿入多个薄层的子集中可以包括以2.5D构造将金属线穿入，或者将金属线穿入多个薄层的子集中可以包括以3D构造将金属线穿入。在另一方面中，提供了发动机。该发动机包括核心发动机和由核心发动机提供动力的风扇。风扇包括至少一个层合复合翼型件组件。层合复合翼型件组件包括：第一薄层，所述第一薄层由包括金属纤维的预浸材料形成；和至少第二薄层，所述至少第二薄层由预浸材料形成，所述预浸材料包括与碳纤维混合的金属纤维，仅金属纤维，仅碳纤维，包括金属纤维的基材，包括碳纤维的基材及其组合中的至少一种。发动机和/或翼型件组件可以包括附加的，更少的和/或替代的元件。在一些实施例中，金属纤维包括退火钢，镍合金，镍和铬合金，钛，钨及其组合中的至少一种。在一些实施例中，第二薄层由与第一薄层不同的预浸材料形成。在一些实施例中，翼型件组件包括由预浸材料形成的多个薄层，包括第一薄层和第二薄层，并且其中多个薄层的薄层子集由包括碳纤维的预浸材料形成，翼型件组件还包括延伸到多个薄层的子集中的金属线。金属线可以以2.5D构造延伸到多个薄层的子集中，或者金属线可以以3D构造延伸到多个薄层的子集中。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些和其它特征，方面和优点将变得更好理解，在所有附图中相同的标号表示相同的零件，在附图中：图1是根据本公开的实例实施例的示例性航空器的图示；图2是可与图1中所示的航空器一起使用的示例性燃气涡轮风扇发动机的示意性图示；图3是可以与图2中所示的涡轮风扇发动机一起使用的第一示例性层合翼型件组件的视图；图4是可与图3所示的层合翼型件组件一起使用的薄层的示意图；图5是可与图2中所示的涡轮风扇发动机一起使用的第二示例性层合翼型件组件的透视图，包括2.5D构造中的金属线；和图6是可与图2中所示的涡轮风扇发动机一起使用的第三示例性层合翼型件组件的透视图，包括3D构造中的金属线。除非另外指明，否则本文所提供的附图意在说明本专利技术的实施例的特征。这些特征被认为适用于包括本专利技术的一个或多个实施例的广泛多种系统。由此，附图并非意在包括所属领域的技术人员已知的实践本文中所公开的实施例所需的所有常规特征。具体实施方式在以下说明书和权利要求书中，将引用若干术语，所述术语应定义为具有以下含义。除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一”以及“所述”包括复数形式。“任选”或“视需要”意指随后描述的事件或情形可能发生或可能不发生，且所述描述包括事件发生的情况和事件不发生的情况。如本文在整个说明书和权利要求书中所使用的近似语言可应用于修饰可以许可的方式变化而不会导致其相关的基本功能改变的任何定量表示。因此，由例如“约”，“大约”和“大体上”的用语修饰的值不限于所指定的确切值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量所述值的仪器的精度。此处以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可以组合和/或互换；除非上下文或语言另外指示，否则此类范围确定包括其中含有的所有子范围。如本文中所使用，用语“轴向”和“轴向地”是指大体上平行于发动机的中心线延伸的方向和定向。此外，用语“径向”和“径向地”是指大体上垂直于发动机的中心线延伸的方向和定向。此外，如本文中所使用，用语“周向”和“周向地”是指绕发动机的中心线弓状地延伸的方向和定向。以下描述涉及附图，其中，在没有相反表示的情况下，不同附图中的相同数字表示相似的元件。在此描述的层合翼型件组件的实施例提供了用于减小复合发动机叶片(例如，风扇叶片)的重量同时保持向其添加金属的强度优势的成本有效的系统。金属元件设置在形成层合翼型件组件的一个或多个薄层的预浸材料内，并且金属元件的数量和位置可以根据每个叶片的具体设计需求来选择。此外，在一些实施例中，将金属纤维编织到层合翼型件组件中以改善翼型件的强度和抗冲击性，同时减轻其增加的重量。图1是航空器100的透视图。在实例实施例中，航空器100包括机身102，所述机身包括机头104，尾部106以及在其间延伸的中空伸长主体108。航空器100还包括机翼110，所述机翼在侧向方向112上延伸远离机身102。机翼110包括在航空器100在正常飞行期间的运动方向116上的前向前边本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种层合复合翼型件组件，其包括：第一薄层，所述第一薄层由包括金属纤维的预浸材料形成；以及至少第二薄层，所述至少第二薄层由预浸材料形成，所述预浸材料包括与碳纤维混合的金属纤维，仅金属纤维，仅碳纤维，包括金属纤维的基材，包括碳纤维的基材及其组合中的至少一种。

【技术特征摘要】
2017.05.04 US 15/5866621.一种层合复合翼型件组件，其包括：第一薄层，所述第一薄层由包括金属纤维的预浸材料形成；以及至少第二薄层，所述至少第二薄层由预浸材料形成，所述预浸材料包括与碳纤维混合的金属纤维，仅金属纤维，仅碳纤维，包括金属纤维的基材，包括碳纤维的基材及其组合中的至少一种。2.根据权利要求1所述的翼型件组件，其中所述金属纤维包括退火钢，镍合金，镍和铬合金，钛，钨及其组合中的至少一种。3.根据权利要求1所述的翼型件组件，其中所述第二薄层由与所述第一薄层不同的预浸材料形成。4.根据权利要求1所述的翼型件组件，其中所述第一薄层由包括沿第一方向取向的所述金属纤维的预浸材料形成，并且所述第二薄层由包括沿第二方向取向的碳纤维的预浸材料形成。5.根据权利要求4所述的翼型件组件，其中所述第一薄层由包括沿第一方向取向的单向金属纤维的预浸材料形成，并且所述第二薄层由包括沿第二方向取向的单向碳纤维的预浸材料形成。6.根据权利要求1所述的翼型件组件，其中所述第一薄层和所述第二薄层中的一个由包括沿第一方向取向的单向碳纤维和与所述碳纤维交叉的金属纤维的预浸材料形成。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：N贾因，S钱德拉塞卡，R马里帕利，NJ克雷，林玫玲，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US