风扇叶片及包括其的航空发动机制造技术

本发明专利技术公开了一种风扇叶片及包括其的航空发动机，风扇叶片包括叶面部和金属前缘，其中，所述叶面部由复合材料制成，所述叶面部的前缘的中部设置有容纳槽，所述容纳槽沿所述风扇叶片的厚度方向贯穿，所述金属前缘位于所述容纳槽内。叶片部的前缘中部设置金属前缘，因此风扇叶片的前缘中部完全由金属构成，以提高抗冲击性能，而在风扇叶片较少受到鸟撞撞击的区域，不单独使用钛合金，甚至可以全部为复合材料，从而降低了钛合金在风扇叶片中的占比，进而减轻风扇叶片的重量，从而兼顾强度性能和减重效果，而且，相比于包边结构的风扇叶片，本方案风扇叶片的结构较为简单，加工难度较低。加工难度较低。加工难度较低。

【技术实现步骤摘要】
风扇叶片及包括其的航空发动机


[0001]本专利技术涉及航空发动机领域，特别涉及一种风扇叶片及包括其的航空发动机。

技术介绍

[0002]大尺寸、轻质风扇叶片是大涵道比涡扇发动机关键零件之一。目前国际上成功应用于航空发动机的轻质大涵道比风扇叶片主要有两种方案，一种是R&R公司的纯钛合金空心风扇叶片，一种是GE公司带金属加强边和包边的复合材料叶片。如果用等效空心率(实际叶片重量/相同尺寸的实心钛合金叶片重量)来衡量轻质风扇叶片的减重效果，R&R公司全钛合金空心叶片已经达到40％的减重(即实际空心率)，而GE公司的复合材料
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钛合金包边叶片则已实现了60％以上等效空心率的减重。由于有更好的减重效果，复合材料与金属的混合结构，已成为各大发动机公司轻质大涵道比风扇叶片发展的主流。混合结构叶片中的金属部分主要用于增强叶片的抗冲击强度。
[0003]国外现有的复合材料叶片采用钛合金包边结构增强叶片抗冲击性能，钛合金包边通过胶接固定于复合材料叶身。由于目前使用的复合材料风扇金属加强边设计受限于传统的加工工艺，国际上只有极少数供应商具备加工金属加强边的能力，其技术门槛和成本始终高居不下。此外，叶片造型复杂，导致编织复合材料加工难度极大，成为研制瓶颈，难以在短时间内突破。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中具有良好抗冲击性能的叶片制造难度大的缺陷，提供一种风扇叶片及包括其的航空发动机。
[0005]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0006]一种风扇叶片，所述风扇叶片包括：
[0007]叶面部，所述叶面部由复合材料制成，所述叶面部的前缘的中部设置有容纳槽，所述容纳槽沿所述风扇叶片的厚度方向贯穿；
[0008]金属前缘，所述金属前缘位于所述容纳槽内。
[0009]在本方案中，叶片部的前缘中部设置金属前缘，因此风扇叶片的前缘中部完全由金属构成，以提高抗冲击性能，而在风扇叶片较少受到鸟撞撞击的区域，例如风扇叶片的前缘叶尖区域和根部区域，不单独使用金属(例如钛合金)，甚至可以全部为复合材料，从而降低了金属在风扇叶片中的占比，进而减轻风扇叶片的重量，同时在风扇叶片的局部位置加强，保持风扇叶片在鸟撞载荷下风扇叶片不会发生破坏，满足风扇叶片抗鸟撞设计要求，从而兼顾强度性能和减重效果，而且，相比于包边结构的风扇叶片，本方案风扇叶片的结构较为简单，加工难度较低。优选地，金属前缘为钛合金。
[0010]较佳地，所述风扇叶片还包括金属型芯，所述金属型芯嵌设于所述叶面部内，所述叶面部至少在所述风扇叶片厚度方向上包覆所述金属型芯。
[0011]在本方案中，金属型芯与叶面部共同形成三明治结构，在保证风扇叶片强度的同
时，能够减轻风扇叶片的重量。
[0012]较佳地，所述金属型芯包括第一加强部，所述第一加强部自所述金属前缘的后部向所述风扇叶片的尾缘延伸。
[0013]在本方案中，第一加强部嵌设在叶面部内，提高风扇叶片的强度和刚度，同时第一加强部与金属前缘相连，提高金属前缘与叶面部的连接强度。第一加强部可以延伸到叶面部的中部，即，第一加强部与风扇叶片的尾缘存在间距，在保证叶片抗冲击性能的同时，减少金属的第一加强部在风扇叶片中的占比。
[0014]较佳地，所述金属型芯包括第二加强部，所述第二加强部自所述金属前缘的第一端朝向所述风扇叶片的叶尖延伸，所述金属前缘的第一端为靠近所述风扇叶片的叶尖的一端。
[0015]在本方案中，第二加强部能够提高风扇叶片的前缘叶尖部分的抗冲击能力，而且第二加强部连接于金属前缘，从而提高了金属前缘与风扇叶片的连接可靠性。
[0016]较佳地，所述金属型芯包括第三加强部，所述第三加强部自所述金属前缘的第二端朝向所述风扇叶片的根部延伸，所述金属前缘的第二端为靠近所述风扇叶片的根部的一端。
[0017]在本方案中，第三加强部能够提高风扇叶片的前缘根部部分的抗冲击能力，而且第三加强部连接于金属前缘，从而提高了金属前缘与风扇叶片的连接可靠性。
[0018]较佳地，所述金属型芯包括第四加强部，所述第四加强部在所述风扇叶片的叶尖处，自风扇叶片的前缘朝向后缘沿所述风扇叶片的弦向延伸。
[0019]在本方案中，第四加强部能够对风扇叶片的叶尖起到加强作用，由于叶尖靠近前缘的部分相比于靠近后缘的部分更容易收到冲击，因此第四加强部自前缘开始延伸，即，第四加强部优先布置在靠近前缘的位置。
[0020]较佳地，所述金属型芯包括第五加强部，所述第五加强部自所述第四加强部朝向所述风扇叶片的根部延伸。
[0021]在本方案中，第五加强部的延伸方向与第四加强部的延伸方向交错，从而为风扇叶片提供不同方向的支撑，有利于结构的增强。第五加强部可以与风扇叶片的根部存在间距，从而减少风扇叶片中的金属占比，以减轻风扇叶片的重量，同时也能够满足加强需求。
[0022]较佳地，一所述第五加强部沿所述风扇叶片的尾缘延伸。
[0023]在本方案中，风扇叶片的边缘部分较为薄弱，因此优先加强风扇叶片的边缘部分，这样可以增加叶片较薄位置的刚度和强度，增加叶片的抗鸟撞性能。具体地，本方案优先加强风扇叶片的尾缘部分。
[0024]较佳地，所述第五加强部的数量为多个，相邻的所述第五加强部之间间隔设置。
[0025]在本方案中，多个第五加强部能够更好地加强风扇叶片。同时，由于第五加强部之间存在间隔，因此能够减少金属部分在风扇叶片中的占比，有利于减重。各个第五加强部的长度和宽度都可以根据风扇叶片的设计来改变尺寸，例如，位于风扇叶片边缘的第五加强部的尺寸可以较大，以利用加强风扇叶片的薄弱部位。
[0026]较佳地，所述第四加强部自所述风扇叶片的前缘延伸至所述风扇叶片的尾缘。
[0027]在本方案中，在风扇叶片叶尖部位的第四加强部延伸到叶片尾缘，在鸟撞冲击载荷下，不会导致叶片尾缘的破坏，增加叶片的抗鸟撞性能，
[0028]较佳地，所述金属型芯包括第六加强部，所述第六加强部自所述第一加强部朝向所述风扇叶片的尾缘延伸。
[0029]在本方案中，第六加强部可以增强风扇叶片中部的结构，第六加强部可以为条状，加强结构的同时，不会占用太大的空间，有利于风扇叶片减重。
[0030]较佳地，所述第六加强部的数量为多个，相邻的所述第六加强部之间间隔设置。
[0031]在本方案中，多个第六加强部能够更好地加强风扇叶片。同时，由于第六加强部之间存在间隔，因此能够减少金属部分在风扇叶片中的占比，有利于减重。各个第六加强部的长度和宽度都可以根据风扇叶片的设计来改变尺寸。
[0032]较佳地，一所述第六加强部沿所述风扇叶片的叶尖延伸，位于所述叶尖处的所述第六加强部的长度大于其他所述第六加强部的长度。
[0033]在本方案中，叶尖处的风扇叶片厚度较薄，刚度和强度都较为薄弱，处于叶尖的第六加强部延伸到叶片尾缘可以增加叶尖和尾缘的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风扇叶片，其特征在于，所述风扇叶片包括：叶面部，所述叶面部由复合材料制成，所述叶面部的前缘设置有容纳槽，所述容纳槽沿所述风扇叶片的厚度方向贯穿；金属前缘，所述金属前缘位于所述容纳槽内。2.如权利要求1所述的风扇叶片，其特征在于，所述风扇叶片还包括金属型芯，所述金属型芯嵌设于所述叶面部内，所述叶面部至少在所述风扇叶片厚度方向上包覆所述金属型芯。3.如权利要求2所述的风扇叶片，其特征在于，所述金属型芯包括第一加强部，所述第一加强部自所述金属前缘的后部向所述风扇叶片的尾缘延伸。4.如权利要求2所述的风扇叶片，其特征在于，所述金属型芯包括第二加强部，所述第二加强部自所述金属前缘的第一端朝向所述风扇叶片的叶尖延伸，所述金属前缘的第一端为靠近所述风扇叶片的叶尖的一端。5.如权利要求2所述的风扇叶片，其特征在于，所述金属型芯包括第三加强部，所述第三加强部自所述金属前缘的第二端朝向所述风扇叶片的根部延伸，所述金属前缘的第二端为靠近所述风扇叶片的根部的一端。6.如权利要求2所述的风扇叶片，其特征在于，所述金属型芯包括第四加强部，所述第四加强部在所述风扇叶片的叶尖处沿所述风扇叶片的弦向延伸。7.如权利要求6所述的风扇叶片，其特征在于，所述金属型芯包括第五...

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