前缘护罩构件、前缘护罩构件单元、复合材叶片、前缘护罩构件的制造方法及复合材叶片的制造方法技术

本发明专利技术提供作为水滴冲蚀的对策的运用适于被用于工业用的燃气轮机压缩机所用的复合材叶片主体的前缘护罩构件、前缘护罩构件单元、复合材叶片、前缘护罩构件的制造方法和复合材叶片的制造方法。前缘护罩构件(10c)，其特征在于，设于在含有强化纤维和树脂的复合材叶片主体(21c)中含有作为空气流的上游侧的部位的前缘(22c)在内的前缘区域(23c)的外侧。前缘护罩构件(10c)具有如下：含有强化纤维和树脂，粘接于前缘区域(23c)的外侧而设的复合材料护罩基材(11c)；形成于复合材料护罩基材(11c)的外侧的至少一部分的金属加强层(14c)。

Manufacturing method of leading edge shroud component, leading edge shroud component unit, composite blade, leading edge shroud component and composite blade

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】前缘护罩构件、前缘护罩构件单元、复合材叶片、前缘护罩构件的制造方法及复合材叶片的制造方法
本专利技术涉及前缘护罩构件、前缘护罩构件单元、复合材叶片、前缘护罩构件的制造方法及复合材叶片的制造方法。
技术介绍
在动叶和静叶中使用复合材叶片主体，所述复合材叶片主体是层叠使强化纤维中含浸有树脂的复合材料层而形成的。例如，被用于飞机的引擎的风扇叶片的复合材叶片主体，考虑到鸟击和沙尘等的冲撞，提出在含前缘在内的前缘区域，粘接重厚的金属制的前缘护罩构件的结构(参照专利文献1)。【在先技术文献】【专利文献】【专利文献1】日本特开2016－138550号公报另一方面，被用于工业用的燃气轮机压缩机的复合材叶片主体，为了降低进气温度而进行水滴喷雾，因此需要有水滴冲蚀的对策。在水滴冲蚀的对策中，适合的是具有高耐腐蚀性和疲劳强度的钛合金等的金属材料。但是，因为这样的钛合金等的金属材料是难加工材料，所以存在如下问题，即难以在工业用的燃气轮机压缩机所用的复合材叶片主体具有的薄壁的状态下加工为与复杂的曲面的前缘区域的形状相符的形状。因此，使用专利文献1的方法，制造作为水滴冲蚀的对策的运用适于被用于工业用的燃气轮机压缩机的复合材叶片主体的前缘护罩构件，在制造性和制造成本方面存在课题。另外，被用于工业用的燃气轮机压缩机的复合材叶片主体受到的水滴冲撞的能量，与被用于飞机的引擎的风扇叶片的复合材叶片主体受到的鸟击和沙尘等的冲撞的能量相比较而言极小。因此，使用专利文献1的方法，制造作为水滴冲蚀的对策的运用适于被用于工业用的燃气轮机压缩机的复合材叶片主体的前缘护罩构件，在对撞的强度这一点上过度设计，因此存在如下问题，即有可能失去被用于工业用的燃气轮机压缩机的复合材叶片主体所具备的轻量性的优点。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述而形成，其目的在于，提供一种作为水滴冲蚀的对策的运用也适于被用于工业用的燃气轮机压缩机的复合材叶片主体的前缘护罩构件、前缘护罩构件单元、复合材叶片、前缘护罩构件的制造方法及复合材叶片的制造方法。为了解决上述课题，达成目的，一种前缘护罩构件，其特征在于，是设于在含有强化纤维和树脂的复合材叶片主体中包括作为空气流的上游侧的部位的前缘在内的前缘区域的外侧的前缘护罩构件，具有：含有强化纤维和树脂，粘接于所述前缘区域的外侧而设的复合材料护罩基材；形成于所述复合材料护罩基材的外侧的至少一部分的金属加强层。根据该构成，能够以轻量且加工性良好的复合材料构成前缘护罩构件中与复合材叶片主体的前缘区域粘接而设的一侧的部分，以具有高耐腐蚀性和疲劳强度的金属构成前缘护罩构件中作为空气流的上游侧的部位的外侧的部分，因此能够得到作为水滴冲蚀的对策的运用也适于被用于工业用的燃气轮机压缩机的复合材叶片主体的前缘护罩构件。在此构成中，优选所述复合材料护罩基材，在所述复合材叶片主体的叶片全长范围，其厚度相对于所述复合材叶片主体的前缘半径或所述复合材叶片主体的短径的1/2的比率为2％以上、30％以下，优选所述金属加强层的厚度为5μm以上、100μm以下。根据该构成，能够得到更轻量，并且与复合材叶片主体的前缘区域相吻合的前缘护罩构件。在这些构成中，优选所述金属加强层的厚度为所述复合材料护罩基材的厚度以下。根据该构成，在复合材料护罩基材与金属加强层之间可取得刚性的均衡，因此能够得到能够降低一方因另一方引起变形的可能性的前缘护罩构件。在这些构成中，优选所述复合材料护罩基材中，所述复合材料护罩基材中所含的强化纤维相对于所述复合材叶片主体的叶片长度方向，沿着30°以上、60°以下的方向排列。根据该构成，复合材料护罩基材中所含的强化纤维能够容易沿着复合材叶片主体的前缘区域发生变形，因此，能够得到与复合材叶片主体的前缘区域更吻合的前缘护罩构件。在这些构成中，优选所述复合材料护罩基材是层叠碳纤维增强塑料或玻璃纤维增强塑料的薄膜预浸料而形成的。或者，在这些构成中，优选所述复合材料护罩基材中，所述复合材料护罩基材中所含的强化纤维是高弹性树脂纤维。根据这些构成，能够使复合材料护罩基材轻量，且容易沿着复合材叶片主体的前缘区域发生变形，因此能够得到与复合材叶片主体的前缘区域更吻合的轻量的前缘护罩构件。在这些构成中，优选含有具有电绝缘性的电气绝缘层，所述电气绝缘层在所述复合材料护罩基材中与设有所述金属加强层的一面侧接触而设。此外，更优选所述电气绝缘层是绝缘玻璃纤维增强塑料层。根据这些构成，能够抑制金属加强层的电蚀。在这些构成中，优选所述金属加强层，包含设于表面侧，由硬质金属或超硬质金属形成的硬质金属加强层。此外，更优选所述硬质金属加强层为硬质Cr镀层或Ni合金镀层。根据这些构成，不会给其与前缘区域的吻合性带来什么影响，却能够降低因水滴的冲撞对前缘区域造成的磨耗。在这些构成中，优选所述金属加强层，包含与设有所述复合材料护罩基材的一面侧接触而设，由软质金属形成的辅助金属加强层。此外，优选所述辅助金属加强层是Cu镀层或纯Ni镀层。根据这些构成，因为辅助金属加强层为软质且延展性高，所以会缓和在复合材料护罩基材与金属加强层之间的界面发生的剪切应变，从而能够使复合材料护罩基材与金属加强层的密接强度提高。在这些构成中，优选所述复合材料护罩基材的所述金属加强层侧的界面，算术平均粗糙度为1μm以上、10μm以下。根据该构成，通过复合材料护罩基材与金属加强层之间的界面的算术平均粗糙度，能够使复合材料护罩基材与金属加强层的密接强度提高。或者，在这些构成中，优选在所述复合材料护罩基材的所述金属加强层侧的界面，形成有含有钯催化剂粒子的底漆层。根据该构成，通过底漆层能够使复合材料护罩基材与金属加强层的密接强度提高，并且能够使金属加强层平滑化，使复合材叶片的气动性能提高。在这些构成中，优选所述复合材料护罩基材与所述金属加强层的边界部分的外侧的表面，由没有段差且光滑的面形成。根据该构成，能够抑制复合材叶片的气动面的效率降低。为了解决上述课题，达成目的，一种前缘护罩构件单元，其特征在于，具有：上述任意一种前缘护罩构件；所述前缘护罩构件被设于外侧，具有所述复合材叶片主体的所述前缘区域的形状的凸模。根据该构成，能够通过凸模以恰当维持前缘护罩构件的形状的状态下进行搬送等的处理。为了解决上述课题，达成目的，一种复合材叶片，其特征在于，具有：上述任意一种前缘护罩构件；所述前缘护罩构件被设于所述前缘区域的外侧的所述复合材叶片主体。根据该构成，能够以轻量且加工性良好的复合材料构成前缘护罩构件中与复合材叶片主体的前缘区域粘接而设的一侧的部分，以具有高耐腐蚀性和疲劳强度的金属构成前缘护罩构件中作为空气流的上游侧的部位的外侧的部分，因此能够得到被用于工业用的燃气轮机压缩机的复合材叶片主体实现恰当的水滴冲蚀的对策的复合材叶片。在此构成中，优选所述复合材叶片主体与所述前缘护罩构件的边界部分的外侧的表面，由没有段差且光滑的面形成。根据该构成，能够抑制复合材叶片的气动面的效率降低。为了解决上述课题，达成目的，一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种前缘护罩构件，其特征在于，是设于在含强化纤维和树脂的复合材叶片主体中前缘区域的外侧的前缘护罩构件，所述前缘区域是含有作为空气流的上游侧的部位的前缘在内的区域，所述前缘护罩构件具有：/n复合材料护罩基材，其含有强化纤维和树脂，粘接于所述前缘区域的外侧而设置；和/n金属加强层，其形成于所述复合材料护罩基材的外侧的至少一部分上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180309 JP 2018-0429391.一种前缘护罩构件，其特征在于，是设于在含强化纤维和树脂的复合材叶片主体中前缘区域的外侧的前缘护罩构件，所述前缘区域是含有作为空气流的上游侧的部位的前缘在内的区域，所述前缘护罩构件具有：
复合材料护罩基材，其含有强化纤维和树脂，粘接于所述前缘区域的外侧而设置；和
金属加强层，其形成于所述复合材料护罩基材的外侧的至少一部分上。


2.根据权利要求1所述的前缘护罩构件，其特征在于，所述复合材料护罩基材，在所述复合材叶片主体的叶片全长范围，厚度相对于所述复合材叶片主体的前缘半径或所述复合材叶片主体的短径的1/2的比率为2％以上、30％以下，
所述金属加强层的厚度为5μm以上、100μm以下。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的前缘护罩构件，其特征在于，所述金属加强层的厚度在所述复合材料护罩基材的厚度以下。


4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的前缘护罩构件，其特征在于，所述复合材料护罩基材中，所述复合材料护罩基材中所含的强化纤维相对于所述复合材叶片主体的叶片长度方向，沿着30°以上、60°以下的方向排列。


5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的前缘护罩构件，其特征在于，所述复合材料护罩基材是层叠碳纤维增强塑料或玻璃纤维增强塑料的薄膜预浸料而形成的。


6.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的前缘护罩构件，其特征在于，所述复合材料护罩基材中，所述复合材料护罩基材中所含的强化纤维是高弹性树脂纤维。


7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的前缘护罩构件，其特征在于，含有具有电绝缘性的电气绝缘层，所述电气绝缘层与在所述复合材料护罩基材中设有所述金属加强层的一面侧接触而设置。


8.根据权利要求7所述的前缘护罩构件，其特征在于，所述电气绝缘层是绝缘玻璃纤维增强塑料层。


9.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的前缘护罩构件，其特征在于，所述金属加强层包括设于表面侧且由硬质金属或超硬质金属形成的硬质金属加强层。


10.根据权利要求9所述的前缘护罩构件，其特征在于，所述硬质金属加强层是硬质Cr镀层或Ni合金镀层。


11.根据权利要求1至权利要求10中任一项所述的前缘护罩构件，其特征在于，所述金属加...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈部良次，新藤健太郎，神谷昌美，井野元诚，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP