一种风扇叶片及航空发动机制造技术

本公开公开了一种风扇叶片，包括：第一面板，设置于迎风面；第二面板，对应于所述第一面板，设置于背风面；多个隔板，间隔地支撑于所述第一面板和所述第二面板之间，能够将所述风扇叶片内部分隔为多个空腔；以及多个填充物，填充于所述空腔的内部，并相对于所述第一面板和所述第二面板的位置固定。基于上述技术方案，本公开能够利用填充物吸收风扇叶片的鸟撞冲击载荷，提升风扇叶片的抗鸟撞性能；并使风扇叶片在等效的强度、刚度和抗鸟撞条件下具有更高的空心率与更轻的重量；还能使风扇叶片的加工制造效率高、质量稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种风扇叶片及航空发动机
本公开涉及燃气轮机领域，尤其涉及一种风扇叶片及航空发动机。
技术介绍
大涵道比风扇叶片是大型客机发动机的关键部件。传统的实心风扇叶片重量大，离心力大，颤振和振动问题突出，已无法满足大客发动机的设计和低油耗的要求，超塑成形/扩散连接瓦伦结构钛合金宽弦空心风扇叶片和碳纤维复合材料风扇叶片是目前国际大涵道比涡扇发动机的典型结构，但都受到国外航空发动机主承制商专利保护。同时，大量专利提出了和航空发动机相关的3D打印技术，据公开的专利检索发现，3D打印技术已经非常广泛的应用在发动机的诸多部件上，包括叶片、叶片包边、叶盘、燃烧室壁、喷嘴等等，甚至已经扩展到其它更加广泛的结构方面。增材制造技术的引入，使得航空发动机零部件结构不再收到传统加工工艺约束的限制，有了更加广阔的设计空间，能够实现镂空球等复杂结构的加工。中国专利申请CN106599359公开了一种利用球形网状结构填充的空心叶片设计方法及发动机，利用3D打印技术，在实体叶片模型内部的不同位置用球形单元来代替实体结构得到球形网状空心叶片，从而提高叶片的各项性能，并减轻叶片质量。该专利技术提到了利用3D打印技术制造空心叶片，以获得更复杂的叶片结构，但在实际上是难以实现的，这是由于3D打印虽然可以制造复杂的立体结构，但是无法形成悬空的结构，也即球形网状结构不能从悬空的一点开始形成整个球体，再与其他球体相交联，因此该专利虽然提供了3D打印利用在叶片制造的思路，但是实际在原理上不具可行性。
技术实现思路
有鉴于此，本公开实施例提供一种风扇叶片及航空发动机，能够利用填充物吸收风扇叶片的鸟撞冲击载荷，提升风扇叶片的抗鸟撞性能；并使风扇叶片在等效的强度、刚度和抗鸟撞条件下具有更高的空心率与更轻的重量；还能使风扇叶片的加工制造效率高、质量稳定。在本公开的一个方面，提供一种风扇叶片，包括：第一面板，设置于迎风面；第二面板，对应于所述第一面板，设置于背风面；多个隔板，间隔地支撑于所述第一面板和所述第二面板之间，能够将所述风扇叶片内部分隔为多个空腔；以及多个填充物，填充于所述空腔的内部，并相对于所述第一面板和所述第二面板的位置固定。在一些实施例中，所述多个填充物包括多个中空的镂空球。在一些实施例中，所述镂空球的球壳由多个单胞结构以彼此相邻的方式拼合而成，且每个所述单胞结构都包括至少一个小孔。在一些实施例中，所述单胞结构为六边形结构，所述六边形结构的中心开设有六边形小孔，且所述六边形小孔的各边分别平行于所述六边形结构相应的各边。在一些实施例中，所述镂空球通过增材制造技术制成，所述镂空球包括多层互相套装的球壳，且相邻层的球壳之间的位置相对固定。在一些实施例中，所述第一面板和/或所述第二面板的内侧设置有球冠型凹坑，所述球冠型凹坑与所述镂空球等半径，所述镂空球可通过部分嵌入所述球冠型凹坑进行位置固定。在一些实施例中，在所述风扇叶片的工作状态，所述球冠型凹坑与所述镂空球之间呈过盈配合，而在所述风扇叶片的装配过程中，通过加热所述第一面板和/或所述第二面板，并冷却所述镂空球，使所述球冠型凹坑与所述镂空球之间呈间隙配合。在一些实施例中，沿所述风扇叶片的展向向外，所述镂空球嵌入至所述球冠型凹坑的部分占所述镂空球的体积比例逐渐增大。在一些实施例中，所述多个隔板中的每个隔板均从所述风扇叶片的叶根连续延伸至叶尖，并且沿所述风扇叶片的展向，位于同一所述空腔中的所述多个镂空球之间具有设定的间距。在一些实施例中，沿所述风扇叶片的展向，位于同一所述空腔中的所述多个镂空球的直径逐渐减小，分布密度逐渐加大。在一些实施例中，沿所述风扇叶片的弦向，所述镂空球在靠近所述风扇叶片前缘和后缘区域的分布密度大于位于所述风扇叶片中间区域的分布密度。在一些实施例中，所述第一面板和所述第二面板通过增材制造技术制成，所述第一面板和所述第二面板的厚度不均匀分布。在一些实施例中，沿所述风扇叶片的厚度方向，所述第一面板和所述第二面板的厚度各自与所述风扇叶片的厚度呈设定的比例。在一些实施例中，所述多个填充物包括多个中空的镂空多面体，所述第一面板和/或所述第二面板的内侧设置有与所述镂空多面体相对应的多边形凹坑，所述镂空多面体可通过部分嵌入所述多边形凹坑进行位置固定。在本公开的另一个方面，提供一种航空发动机，包括如前文任一实施例所述的风扇叶片。基于上述技术方案，本公开实施例至少可以产生如下技术效果之一：通过镂空球所具有的良好变形吸能效果，吸收风扇叶片鸟撞冲击载荷能力，提升风扇叶片的抗鸟撞性能，通过在空腔内合理布局镂空球，进一步提高了抗鸟撞性能；通过镂空球填充的方式，使风扇叶片在等效的强度、刚度和抗鸟撞条件下具有更高的空心率和更轻的重量；通过采用增材制造技术分别使叶片面板和镂空球成型，然后对两者进行装配，使风扇叶片的加工效率高、质量稳定性好。附图说明此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：图1为本公开实施例所提供的一种风扇叶片的结构示意图；图2为本公开实施例所提供的一种风扇叶片弦向的剖视角度的结构示意图；图3为本公开实施例所提供的一种风扇叶片的镂空球结构示意图。附图标记：1、第一面板，2、第二面板，3、隔板，4、镂空球，41、单胞结构；a、叶根，b、叶尖，c前缘，d后缘。具体实施方式下面可以参照附图以及文字内容理解本公开的内容以及本公开与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本公开的一些可选实施例的方式，对本公开的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本公开的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本公开提供的任一技术手段进行替换或将本公开提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本公开的保护范围，本公开的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本公开提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。下面结合附图1～3对本公开提供的技术方案进行更为详细的阐述。在本公开的一个方面，提供一种风扇叶片，包括：第一面板1，设置于迎风面；第二面板2，对应于所述第一面板1，设置于背风面；多个隔板3，间隔地支撑于所述第一面板1和所述第二面板2之间，能够将所述风扇叶片内部分隔为多个空腔；以及多个填充物，填充于所述空腔的内部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风扇叶片，其特征在于，包括：/n第一面板，设置于迎风面；/n第二面板，对应于所述第一面板，设置于背风面；/n多个隔板，间隔地支撑于所述第一面板和所述第二面板之间，能够将所述风扇叶片内部分隔为多个空腔；以及/n多个填充物，填充于所述空腔的内部，并相对于所述第一面板和所述第二面板的位置固定。/n

【技术特征摘要】
1.一种风扇叶片，其特征在于，包括：
第一面板，设置于迎风面；
第二面板，对应于所述第一面板，设置于背风面；
多个隔板，间隔地支撑于所述第一面板和所述第二面板之间，能够将所述风扇叶片内部分隔为多个空腔；以及
多个填充物，填充于所述空腔的内部，并相对于所述第一面板和所述第二面板的位置固定。


2.根据权利要求1所述的风扇叶片，其特征在于，所述多个填充物包括多个中空的镂空球。


3.根据权利要求2所述的风扇叶片，其特征在于，所述镂空球的球壳由多个单胞结构以彼此相邻的方式拼合而成，且每个所述单胞结构都包括至少一个小孔。


4.根据权利要求3所述的风扇叶片，其特征在于，所述单胞结构为六边形结构，所述六边形结构的中心开设有六边形小孔，且所述六边形小孔的各边分别平行于所述六边形结构相应的各边。


5.根据权利要求3所述的风扇叶片，其特征在于，所述镂空球通过增材制造技术制成，所述镂空球包括多层互相套装的球壳，且相邻层的球壳之间的位置相对固定。


6.根据权利要求2所述的风扇叶片，其特征在于，所述第一面板和/或所述第二面板的内侧设置有球冠型凹坑，所述球冠型凹坑与所述镂空球等半径，所述镂空球可通过部分嵌入所述球冠型凹坑进行位置固定。


7.根据权利要求6所述的风扇叶片，其特征在于，在所述风扇叶片的工作状态，所述球冠型凹坑与所述镂空球之间呈过盈配合，而在所述风扇叶片的装配过程中，通过加热所述第一面板和/或所述第二面板，并冷却所述镂空球，使所述球冠型凹坑与所述镂空球之间呈...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯锦璋，柴象海，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海;31