风扇叶片、航空发动机及风扇叶片的制造方法技术

本公开涉及一种风扇叶片、航空发动机及风扇叶片的制造方法。风扇叶片(1)包括：金属型芯(2)，具有与所述风扇叶片(1)的叶片前缘(4)对应的型芯前缘(15)和与所述风扇叶片(1)的叶片尾缘(5)对应的型芯尾缘(16)；和复合材料基体(3)，包覆在所述金属型芯(2)的至少部分外表面外，其中，所述型芯尾缘(16)具有尾部空腔(7)，在所述尾部空腔(7)内填充有剪切增稠材料(12)。本公开实施例能够保护叶片尾缘，并降低叶片重量。叶片重量。叶片重量。

【技术实现步骤摘要】
风扇叶片、航空发动机及风扇叶片的制造方法


[0001]本公开涉及叶片结构领域，尤其涉及一种风扇叶片、航空发动机及风扇叶片的制造方法。

技术介绍

[0002]风扇叶片是现代涡轮风扇发动机的关键部件之一。新结构、新材料以及新加工工艺在风扇叶片上的使用，可以降低重量并增强其抵抗外物冲击特别是鸟体冲击的能力。
[0003]金属夹芯复合材料风扇叶片是一种新型混合结构(hybrid)风扇叶片。金属结构不仅仅包覆于复合材料表面，而是深入复合材料内部，起到类似于“骨架”的作用，能够提高叶片整体刚度和抗冲击性能。这种构型的风扇叶片可以更充分地利用复合材料重量轻、抗疲劳性能好以及金属结构韧性高、抗冲击性能好的优点。

技术实现思路

[0004]专利技术人经研究发现，相关技术中的金属夹芯复合材料风扇叶片在遭遇鸟撞时，叶片尾缘由于缺少金属保护，容易发生断裂。如果将金属型芯由叶片前缘一直延伸至叶片尾缘，虽能在鸟撞过程中保护叶片尾缘，但引入了额外的重量，造成叶片超重。
[0005]有鉴于此，本公开实施例提供一种风扇叶片、航空发动机及风扇叶片的制造方法，能够保护叶片尾缘，并降低叶片重量。
[0006]在本公开的一个方面，提供一种风扇叶片，包括：
[0007]金属型芯，具有与所述风扇叶片的叶片前缘对应的型芯前缘和与所述风扇叶片的叶片尾缘对应的型芯尾缘；和
[0008]复合材料基体，包覆在所述金属型芯的至少部分外表面外，
[0009]其中，所述型芯尾缘具有尾部空腔，在所述尾部空腔内填充有剪切增稠材料。
[0010]在一些实施例中，所述剪切增稠材料为剪切变硬聚合物。
[0011]在一些实施例中，所述风扇叶片还包括：
[0012]弹性支撑结构，位于所述尾部空腔内，并支撑在所述尾部空腔的腔壁上。
[0013]在一些实施例中，所述金属型芯包括：
[0014]外壁板，形成所述金属型芯的外壁，并围出中空内腔；和
[0015]肋板，设置在所述中空内腔中，被配置为将所述中空内腔分隔成包括所述尾部空腔和位于所述尾部空腔邻近所述型芯前缘的一侧的中部空腔的多个空腔。
[0016]在一些实施例中，所述风扇叶片还包括：
[0017]金属蜂窝结构，填充在所述中部空腔内。
[0018]在一些实施例中，所述风扇叶片还包括：
[0019]弹性支撑结构，位于所述尾部空腔内，并支撑在所述尾部空腔的腔壁上，
[0020]其中，所述金属型芯与所述弹性支撑结构和/或所述金属蜂窝结构通过增材制造工艺整体成形。
[0021]在一些实施例中，所述型芯前缘作为所述风扇叶片的叶片前缘暴露于所述复合材料基体之外。
[0022]在一些实施例中，所述型芯前缘与所述金属型芯的其他部分形成台阶结构，所述复合材料基体从所述台阶结构连续覆盖到所述型芯尾缘。
[0023]在一些实施例中，所述型芯前缘在所述风扇叶片的压力面和吸力面均与所述金属型芯的其他部分形成台阶结构。
[0024]在一些实施例中，所述型芯前缘的外表面与所述复合材料基体的外表面平滑过渡。
[0025]在本公开的一个方面，提供一种航空发动机，包括：前述风扇叶片。
[0026]在本公开的一个方面，提供一种前述风扇叶片的制造方法，包括：
[0027]通过增材制造工艺整体形成金属型芯、设置在所述金属型芯的尾部空腔内，并支撑在所述尾部空腔的腔壁上的弹性支撑结构和设置在所述金属型芯的中部空腔内的金属蜂窝结构；
[0028]在所述金属型芯的至少部分外表面上形成复合材料基体；
[0029]在所述尾部空腔内填充剪切增稠材料；
[0030]对所述金属型芯进行封口。
[0031]因此，根据本公开实施例，使复合材料基体包覆的金属型芯从叶片前缘延伸到叶片尾缘，并将型芯尾缘的尾部空腔内填充剪切增稠材料，这样能够使叶片尾缘得到金属材质的型芯尾缘的保护，提高刚度和抗冲击性能；通过在尾部空腔内填充剪切增稠材料，使得在正常工作时保持叶片尾缘的变形柔顺性，以及在鸟撞等强冲击作用下转变成硬质状态，在吸收能量的同时，限制叶片尾缘的变形，防止叶片尾缘的撕裂，而且剪切增稠材料的密度相对较低，能够有效地降低叶片的重量。
附图说明
[0032]构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
[0033]参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
[0034]图1是根据本公开风扇叶片的一些实施例的外部结构示意图；
[0035]图2是图1的AA截面示意图；
[0036]图3是根据本公开风扇叶片的一些实施例中金属型芯的截面示意图；
[0037]图4是图3中圆圈10对应部位的放大示意图；
[0038]图5是图3中金属型芯的中部内腔的截面示意图；
[0039]图6是图5中圆圈13对应部位的放大示意图；
[0040]图7是根据本公开风扇叶片的制造方法的一些实施例的流程示意图。
[0041]应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
[0042]现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述
仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
[0043]本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0044]在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
[0045]本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
[0046]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风扇叶片(1)，其特征在于，包括：金属型芯(2)，具有与所述风扇叶片(1)的叶片前缘(4)对应的型芯前缘(15)和与所述风扇叶片(1)的叶片尾缘(5)对应的型芯尾缘(16)；和复合材料基体(3)，包覆在所述金属型芯(2)的至少部分外表面外，其中，所述型芯尾缘(16)具有尾部空腔(7)，在所述尾部空腔(7)内填充有剪切增稠材料(12)。2.根据权利要求1所述的风扇叶片(1)，其特征在于，所述剪切增稠材料(12)为剪切变硬聚合物。3.根据权利要求1所述的风扇叶片(1)，其特征在于，还包括：弹性支撑结构(11)，位于所述尾部空腔(7)内，并支撑在所述尾部空腔(7)的腔壁上。4.根据权利要求1所述的风扇叶片(1)，其特征在于，所述金属型芯(2)包括：外壁板(9)，形成所述金属型芯(2)的外壁，并围出中空内腔；和肋板(8)，设置在所述中空内腔中，被配置为将所述中空内腔分隔成包括所述尾部空腔(7)和位于所述尾部空腔(7)邻近所述型芯前缘(15)的一侧的中部空腔(6)的多个空腔。5.根据权利要求4所述的风扇叶片(1)，其特征在于，还包括：金属蜂窝结构(14)，填充在所述中部空腔(6)内。6.根据权利要求5所述的风扇叶片(1)，其特征在于，还包括：弹性支撑结构(11)，位于所述尾部空腔(7)内，并支撑在所述尾部空腔(7)的腔壁上，其中，所述金属型芯(2)与所述弹性支撑结构(11)...

【专利技术属性】
技术研发人员：史同承，赵宪涛，王少辉，曹源，倪晓琴，刘传欣，
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：