具有铺层变化的易碎燃气涡轮发动机翼型件制造技术

提供了一种翼型件，其包括从前缘延伸至后缘并在末梢和根部之间延伸的多个复合层。翼型件还在末梢处包括易碎翼型件部分，其在前缘和后缘之间延伸并沿着翼展在末梢和易碎线之间延伸，易碎翼型件部分包括第一多个复合层。第一多个复合层中的每个包括至少部分地沿着弦向方向、厚度方向或二者取向的纤维。翼型件还包括剩余翼型件部分，其沿着翼展从易碎线延伸至根部，剩余翼型件部分包括第二多个复合层。第二多个复合层包括具有沿着翼展取向的纤维的至少一个复合层。此外，剩余翼型件部分与易碎翼型件部分在易碎线处相接。

Fragile gas turbine engine airfoil with ply variation

【技术实现步骤摘要】
具有铺层变化的易碎燃气涡轮发动机翼型件
本主题大体上涉及翼型件，并且更特别地涉及包括在层的铺层取向方面的变化的用于燃气涡轮发动机的易碎翼型件。
技术介绍
在飞行器发动机中使用的翼型件(诸如，燃气涡轮发动机的风扇叶片)可能易受极端的负载事件的影响。例如，风扇叶片可能会撞击被吸入到发动机中的鸟，或可出现其中风扇叶片中的一个被从转子盘切断的叶片断裂(blade-out)的情况。如果冲击足够大，则风扇叶片可分裂成一个或多个碎片，之后向下游行进通过发动机。燃气涡轮发动机(诸如，涡轮风扇)大体上包括环绕包括风扇叶片的风扇组件的风扇壳体。风扇壳体大体上构造成经得住由于导致故障模式的不利发动机状况(诸如，外来物体损坏、由于过度或极端失衡或风扇转子振荡而造成的硬摩擦、或风扇叶片脱落(liberation))而造成的风扇叶片的冲击。然而，这样的翼型件构造大体上增加风扇壳体的重量，由此增加发动机和飞行器的重量并且降低性能和效率。已知的风扇壳体大体上包括易碎结构(诸如，蜂窝或沟槽填充材料)，其构造成减轻至风扇壳体的负载传递和通过风扇壳体的负载传递。然而，该方法大体上为昂贵的。此外，该方法可导致较大、较重、效率较低的风扇壳体。更进一步，该方法可能未解决与在一个或若干个翼型件(诸如，风扇叶片)的变形或脱落之后的风扇转子失衡有关的问题。照此，需要一种翼型件，该翼型件能够实现受控并且一致的失效模式，该失效模式可使得能够降低成本、重量以及至周围壳的负载传递。
技术实现思路
方面和优点将在下文的描述中部分地得到阐述，或可根据描述而显而易见，或可通过实践本专利技术而习知。在一个方面，本主题涉及一种翼型件，其限定在根部和末梢之间沿展向方向延伸的翼展、在前缘和后缘之间延伸的弦向方向以及在压力侧和吸力侧之间延伸的厚度方向。翼型件包括易碎翼型件部分，其在前缘和后缘之间延伸并沿着翼展在末梢和易碎线之间延伸。易碎翼型件部分包括第一多个复合层，第一多个复合层具有至少部分地沿着弦向方向、厚度方向或二者取向的纤维。翼型件还包括剩余翼型件部分，其沿着翼展从易碎线延伸至根部。剩余翼型件部分包括第二多个复合层。第二多个复合层包括具有沿着展向方向取向的纤维的至少一个复合层，此外，剩余翼型件部分与易碎翼型件部分在易碎线处相接。在一个实施例中，在造成不平衡的事件之后，易碎翼型件部分在易碎线处相对于剩余翼型件部分变形或者部分地或完全地分开。在另一实施例中，一个或多个对接接接头可将第一多个复合层中的至少一个复合层与第二多个复合层中的至少一个复合层连结。在一个实施例中，易碎翼型件部分可沿着翼展的自末梢起的至少10%延伸。在另一实施例中，易碎翼型件部分可沿着翼展的自末梢起的至少15%但小于50%延伸。在一个特定实施例中，第一多个复合层或第二多个复合层中的至少一者可包括碳基复合层。在某些实施例中，翼型件可为燃气涡轮发动机的风扇叶片。在另外的实施例中，第二多个复合层可还包括具有如下纤维的层：沿相对于翼展限定的一个或多个剩余铺层角取向。在这样的实施例中，一个或多个剩余铺层角可包括从翼展朝向弦向方向的45度角或从翼展朝向弦向方向的负45度角中至少一个。在另外的实施例中，第一多个复合层可具有以相对于翼展限定的一个或多个易碎铺层角取向的纤维。在这样的实施例中，一个或多个易碎铺层角可包括45度角、负45度角、正30度角或负30度角中至少一个。在另一方面，本主题涉及一种限定中心轴线的燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括：沿着中心轴线延伸的发动机轴；压缩机，其附接至发动机轴并绕中心轴线径向地延伸；燃烧器，其定位在压缩机下游以从压缩机接收压缩流体；涡轮，其在燃烧器下游安装在发动机轴上，以向压缩机提供旋转力；和可操作地连接至发动机轴的多个翼型件。多个翼型件中的每个限定在根部和末梢之间沿着展向方向延伸的翼展、在前缘和后缘之间延伸的弦向方向以及在压力侧和吸力侧之间延伸的厚度方向。每个翼型件包括易碎翼型件部分，其在前缘和后缘之间延伸并沿着翼展在末梢和易碎线之间延伸。易碎翼型件部分包括第一多个复合层，第一多个复合层具有至少部分地沿着弦向方向、厚度方向或二者取向的纤维。每个翼型件还包括剩余翼型件部分，其沿着翼展从易碎线延伸至根部。剩余翼型件部分包括第二多个复合层。第二多个复合层包括具有沿着翼展取向的纤维的至少一个复合层，此外，剩余翼型件部分与易碎翼型件部分在易碎线处相接。还应当理解，燃气涡轮发动机可还包括如本文中描述的任何额外的特征。在另一方面，本主题涉及一种形成易碎翼型件的方法。易碎翼型件限定在根部和末梢之间沿展向方向延伸的翼展、在前缘和后缘之间延伸的弦向方向以及在压力侧和吸力侧之间延伸的厚度方向。方法包括铺设多个复合层以形成剩余翼型件部分。多个复合层包括具有沿着展向方向取向的纤维的至少一个复合层。方法还包括铺设多个复合层以形成易碎翼型件部分。形成易碎翼型件部分的多个复合层具有至少部分地沿着弦向方向、厚度方向或二者取向的纤维。方法的另一步骤包括处理多个复合层以形成易碎翼型件。还应当理解，方法可还包括如本文中描述的任何额外的特征。技术方案1.一种翼型件，其限定：在根部和末梢之间沿展向方向延伸的翼展；在前缘和后缘之间延伸的弦向方向；和在压力侧和吸力侧之间延伸的厚度方向，所述翼型件包括：易碎翼型件部分，其在所述前缘和所述后缘之间延伸并沿着所述翼展在所述末梢和易碎线之间延伸，其中所述易碎翼型件部分包括第一多个复合层，所述第一多个复合层具有至少部分地沿所述弦向方向、所述厚度方向或二者取向的纤维；和剩余翼型件部分，其沿着所述翼展从所述易碎线延伸至所述根部，所述剩余翼型件部分包括第二多个复合层，其中所述第二多个复合层包括具有沿着所述展向方向取向的纤维的至少一个复合层，并且其中所述剩余翼型件部分与所述易碎翼型件部分在所述易碎线处相接。技术方案2.根据技术方案1所述的翼型件，其特征在于，在造成不平衡的事件之后，所述易碎翼型件部分在所述易碎线处相对于所述剩余翼型件部分变形或者部分地或完全地分开。技术方案3.根据技术方案1所述的翼型件，其特征在于，一个或多个对接接接头将所述第一多个复合层中的至少一个复合层与所述第二多个复合层中的至少一个复合层连结。技术方案4.根据技术方案1所述的翼型件，其特征在于，所述易碎翼型件部分沿着所述翼展的自所述末梢起的至少10%延伸。技术方案5.根据技术方案1所述的翼型件，其特征在于，所述易碎翼型件部分沿着所述翼展的自所述末梢起的至少15%但小于50%延伸。技术方案6.根据技术方案1所述的翼型件，其特征在于，所述第二多个复合层还包括具有如下纤维的层：沿相对于所述翼展限定的一个或多个剩余铺层角取向。技术方案7.根据技术方案6所述的翼型件，其特征在于，所述一个或多个剩余铺层角包括从所述翼展朝向所述弦向方向的45度角或从所述翼展朝向所述弦向方向的负45度角中至少一个。技术方案8.根据技术方案1所述的翼型件，其特征在于，所述第一多个复合层具有以相对于所述翼展限定的一个或多个易碎铺层角取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种翼型件，其限定：在根部和末梢之间沿展向方向延伸的翼展；在前缘和后缘之间延伸的弦向方向；和在压力侧和吸力侧之间延伸的厚度方向，所述翼型件包括：/n易碎翼型件部分，其在所述前缘和所述后缘之间延伸并沿着所述翼展在所述末梢和易碎线之间延伸，其中所述易碎翼型件部分包括第一多个复合层，所述第一多个复合层具有至少部分地沿所述弦向方向、所述厚度方向或二者取向的纤维；和/n剩余翼型件部分，其沿着所述翼展从所述易碎线延伸至所述根部，所述剩余翼型件部分包括第二多个复合层，其中所述第二多个复合层包括具有沿着所述展向方向取向的纤维的至少一个复合层，并且其中所述剩余翼型件部分与所述易碎翼型件部分在所述易碎线处相接。/n

【技术特征摘要】
20181016 US 16/1612001.一种翼型件，其限定：在根部和末梢之间沿展向方向延伸的翼展；在前缘和后缘之间延伸的弦向方向；和在压力侧和吸力侧之间延伸的厚度方向，所述翼型件包括：
易碎翼型件部分，其在所述前缘和所述后缘之间延伸并沿着所述翼展在所述末梢和易碎线之间延伸，其中所述易碎翼型件部分包括第一多个复合层，所述第一多个复合层具有至少部分地沿所述弦向方向、所述厚度方向或二者取向的纤维；和
剩余翼型件部分，其沿着所述翼展从所述易碎线延伸至所述根部，所述剩余翼型件部分包括第二多个复合层，其中所述第二多个复合层包括具有沿着所述展向方向取向的纤维的至少一个复合层，并且其中所述剩余翼型件部分与所述易碎翼型件部分在所述易碎线处相接。


2.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，在造成不平衡的事件之后，所述易碎翼型件部分在所述易碎线处相对于所述剩余翼型件部分变形或者部分地或完全地分开。


3.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，一个或多个对接接接头将所述第一多个复合层中的至少一个复合层与所述第二多个复合层中的至少一个复合层连结。<...

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