金属柔顺尖端风扇叶片制造技术

一种用于推进设备的叶片，其包括由第一材料形成的本体，该本体具有相对的压力侧和吸入侧，并且在根部和边界之间沿翼展延伸，并且在前缘和后缘之间沿翼弦延伸。尖端区域，其由第二材料形成并且定位成使得其从本体延伸并限定尖端。尖端区域在边界处连结本体。尖端区域构造为当预定力施加到尖端时毁坏，使得尖端与叶片分离并限定熔断式尖端。

Metal compliant tip fan blade

【技术实现步骤摘要】
金属柔顺尖端风扇叶片
本专利技术涉及涡扇叶片和涡扇容纳壳。更确切地说，其涉及风扇叶片，其在其尖端处是柔顺的(compliant)或可熔断的，以便防止损坏周围的壳。
技术介绍
燃气涡轮发动机包括涡轮机核心，其具有成串流关系的高压压缩机、燃烧器和高压涡轮。核心可以以已知的方式操作以产生主推进气流。典型的涡扇发动机增加了由核心排气驱动的低压涡轮，其继而又通过轴驱动风扇转子以产生旁通推进气流。在高旁通发动机的情况下，这提供了总发动机推力的大部分。风扇转子包括风扇，该风扇包括从风扇盘沿径向向外延伸的风扇叶片阵列。风扇叶片定位在护罩的径向内部，并且构造成在正常操作条件下扫除(clear)护罩。然而，在发动机操作期间，风扇叶片的碎片可能接触护罩并毁坏。结果，可能产生大量的旋转不平衡负载。这种旋转不平衡将引起较大风扇起伏不定(gyration)。这种风扇起伏不定可对发动机引起严重损坏。通常，通过使用包括沟槽填料的容纳结构来适应破坏性的风扇起伏不定。通常，这种沟槽填料可为约2至3英寸厚并且由金属蜂窝形成。伴随该解决方案的一个问题是沟槽填料很重并且可能引起发动机效率低下。
技术实现思路
通过提供涡扇发动机来解决该问题，该涡扇发动机包括构造为以受限方式毁坏的风扇叶片，更确切地说，风扇叶片构造成使得尖端在与护罩接触时快速地与风扇叶片的本体分离。根据一个方面，一种用于推进设备的叶片，其包括由第一材料形成的本体，该本体具有相对的压力侧和吸入侧，并且在根部和边界之间沿翼展延伸，并且在前缘和后缘之间沿翼弦延伸。尖端区域，其由第二材料形成并且定位成使得其从本体延伸并限定尖端。尖端区域在边界处连结本体。尖端区域构造为当预定力施加到尖端时毁坏，使得尖端与叶片分离并限定熔断式尖端。技术方案1.一种用于推进设备的叶片，包括：由第一材料形成的本体，其具有相对的压力侧和吸入侧，并且在根部和边界之间沿翼展延伸，并且在前缘和后缘之间沿翼弦延伸；尖端区域，其由第二材料形成并且定位成使得其从所述本体延伸并限定尖端；其中所述尖端区域在所述边界处连结所述本体；以及其中所述尖端区域构造成当预定力施加到所述尖端时毁坏，使得所述尖端与所述叶片分离。技术方案2.根据技术方案1所述的叶片，其中，所述第二材料比所述第一材料弱。技术方案3.根据技术方案2所述的叶片，其中，所述叶片构造成包括在所述尖端区域毁坏之后的由所述第二材料形成的尖端区域残余物。技术方案4.根据技术方案3所述的叶片，其中，所述尖端区域残余物限定熔断式尖端。技术方案5.根据技术方案4所述的叶片，其中，所述尖端区域具有第二长度L2，并且所述尖端区域残余物具有第三长度L3，并且L3为L2的至少5%。技术方案6.根据技术方案5所述的叶片，其中，所述第三长度L3是所述第二长度L2的至少25%。技术方案7.根据技术方案6所述的叶片，其中，所述第三长度L3是所述第二长度L2的至少50%。技术方案8.根据技术方案3所述的叶片，其中，所述推进设备包括护罩，所述护罩包绕所述叶片，并且所述熔断式尖端与所述护罩间隔开。技术方案9.根据技术方案1所述的叶片，其中，所述边界定位成大体上平行于所述本体的翼弦。技术方案10.一种推进设备，包括：围绕可旋转盘定位的多个叶片，每个叶片包括：本体和尖端区域，其一起限定相对的压力侧和吸入侧，并且在根部和尖端之间沿翼展延伸，并且在前缘和后缘之间沿翼弦延伸；所述尖端区域在边界处附接到所述本体，并且定位成使得所述尖端与所述边界间隔开；以及其中所述本体由第一材料形成，并且所述尖端区域由第二材料形成，并且所述第二材料比所述第一材料弱；其中所述尖端区域构造成当预定力施加到所述尖端时毁坏，使得所述尖端与所述尖端区域的其余部分分离；以及容纳结构，其包绕所述可旋转盘，并且限定环形内表面，所述环形内表面与所述叶片的尖端间隔开。技术方案11.根据技术方案10所述的设备，其中，所述容纳结构不包括沟槽填料材料。技术方案12.根据技术方案10所述的设备，其中，所述边界定位成大体上平行于所述本体的翼弦。技术方案13.根据技术方案10所述的设备，其中，所述第一材料是金属，并且所述第二材料是金属。技术方案14.根据技术方案10所述的设备，其中，所述尖端区域构造为在施加所述预定力之后限定尖端区域残余物。技术方案15.一种燃气涡轮发动机设备，包括：涡轮机核心；与所述涡轮机核心以从动关系联接的风扇，所述风扇包括：围绕盘定位的多个叶片，每个叶片包括：本体，其具有相对的压力侧和吸入侧，并且附接到尖端区域，使得它们在根部和由所述尖端区域限定的尖端之间沿翼展延伸，并且在前缘和后缘之间沿翼弦延伸；所述尖端区域在所述边界处附接到所述本体，使得所述尖端与所述边界间隔开；以及其中所述尖端区域构造为当预定力施加到所述尖端时毁坏，使得所述尖端与所述尖端区域的其余部分分离，使得限定尖端区域残余物；其中所述盘通过支承结构安装在所述发动机中，用于绕所述发动机的中心轴线旋转，所述支承结构包括至少一个机械熔断部，所述机械熔断部构造成在预定的机械负载下毁坏，以便允许所述盘绕除所述中心线轴线以外的轴线旋转；以及容纳结构，其包绕所述可旋转盘，并且限定环形内表面，所述环形内表面与所述叶片的尖端间隔开。技术方案16.根据技术方案15所述的设备，其中，所述容纳结构不包括沟槽填料材料。技术方案17.根据技术方案15所述的设备，其中，所述本体由第一材料形成，并且所述尖端区域由第二材料形成，其中所述第二材料比所述第一材料弱。技术方案18.根据技术方案15所述的设备，其中，所述本体由金属形成。附图说明本专利技术可连同附图参照以下描述来最佳地理解，在附图中：图1为燃气涡轮发动机的示意性截面视图；图2是图1的燃气涡轮发动机的一部分的放大视图，示出了风扇叶片和风扇毂和护罩的一部分；图3是根据本专利技术的风扇叶片的透视图；图4是在线4-4处截取的图3的风扇叶片的一部分的截面视图；图5是在毁坏模式期间在线4-4处截取的图3的风扇叶片的一部分的截面视图；图6是毁坏发生后图3的风扇叶片的一部分的截面视图；以及图7是风扇叶片的一部分的截面视图，示出了其相对于护罩的一部分的位置。零件列表11中心线12风扇14径向间隙16增压器30叶片30风扇叶片31本体32风扇盘33路线34尖端34尖端35压力侧36吸入侧38前缘39后缘40风扇壳41护罩材料43容纳结构50环形表面55尖端区域L2第二长度L长度57边界62尖端区域残余物(tipregionremnant)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于推进设备的叶片，包括：/n由第一材料形成的本体，其具有相对的压力侧和吸入侧，并且在根部和边界之间沿翼展延伸，并且在前缘和后缘之间沿翼弦延伸；/n尖端区域，其由第二材料形成并且定位成使得其从所述本体延伸并限定尖端；/n其中所述尖端区域在所述边界处连结所述本体；以及/n其中所述尖端区域构造成当预定力施加到所述尖端时毁坏，使得所述尖端与所述叶片分离。/n

【技术特征摘要】
20180928 US 16/1456561.一种用于推进设备的叶片，包括：
由第一材料形成的本体，其具有相对的压力侧和吸入侧，并且在根部和边界之间沿翼展延伸，并且在前缘和后缘之间沿翼弦延伸；
尖端区域，其由第二材料形成并且定位成使得其从所述本体延伸并限定尖端；
其中所述尖端区域在所述边界处连结所述本体；以及
其中所述尖端区域构造成当预定力施加到所述尖端时毁坏，使得所述尖端与所述叶片分离。


2.根据权利要求1所述的叶片，其中，所述第二材料比所述第一材料弱。


3.根据权利要求2所述的叶片，其中，所述叶片构造成包括在所述尖端区域毁坏之后的由所述第二材料形成的尖端区域残余物。


4.根据权利要求3所述的叶片，其中，所述尖端区域残余物限定熔断式尖端。


5.根据权利要求4所述的叶片，其中，所述尖端区域具有第二长度L2，并且所述尖端区域残余物具有第三长度L3，并且L3为L2的至少5%。


6.根据权利要求5所述的叶片，其中，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：N贾因，A罗伊，K布杜穆鲁，NJ克雷，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US