[发明专利]复合涡轮机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及复合涡轮机叶片并且具体地涉及例如复合风扇叶片的复合燃气涡轮发动机叶片。

背景技术

复合涡轮机叶片在涡轮机叶片的翼型部分的前缘上设有保护性片条，以便保护前缘免受由于小的外物（例如沙砾）而导致的侵蚀并且保护前缘免受大的外物（例如鸟）的撞击。

保护性片条通常是金属保护性片条。保护性片条通常被黏附地粘结到复合涡轮机叶片的翼型部分的前缘。不过，保护性片条的径向内端处的剥落应力还没有被优化，从而导致在特定载荷条件下，例如由于一只或多只鸟撞击的条件下，保护性片条和复合涡轮机叶片的翼型部分的前缘之间的黏附性粘结的早期断裂。此外，减小了高周疲劳强度。保护性片条和复合涡轮机叶片的翼型部分的前缘之间的黏附性粘结的失效会意味着当承受特定载荷时复合涡轮机叶片将不能满足认证要求。此外，在涡轮机叶片的翼型部分的前缘上来自保护性片条的端部载荷会导致在复合涡轮机叶片内的应力集中，这会导致复合涡轮机叶片的失效或损坏。

发明内容

因此，本发明试图提供减小、优选地克服上述问题的新颖的复合涡轮机叶片。

因此，本发明提供一种包括复合材料的复合涡轮机叶片，该复合材料包括在基体材料中的加强纤维，该涡轮机叶片包括翼型部分、柄部分和根部部分，翼型部分具有远离柄部分的尖端、前缘、后缘、从前缘延伸到后缘的压力表面以及从前缘延伸到后缘的吸力表面，所述复合涡轮机叶片还具有设置在涡轮机叶片的翼型部分的前缘的区域内的保护性构件，该保护性构件被黏附地粘结到复合涡轮机叶片的翼型部分的前缘的区域内的复合材料，该保护性构件具有从保护性构件朝向复合涡轮机叶片的根部部分延伸的至少一个突起，该至少一个突起从保护性构件最靠近复合涡轮机叶片的根部部分的端部朝向复合涡轮机叶片的根部部分延伸，从而该至少一个突起减少复合材料内的局部峰值应力水平，粘结部和保护性构件增加了复合材料、粘结部和保护性构件的高周疲劳强度。

该至少一个突起可以延伸到复合涡轮机叶片的柄部分上。该至少一个突起可以延伸到复合涡轮机叶片的根部部分上。

该至少一个突起可以在厚度上朝向复合涡轮机叶片的根部部分变细。该至少一个突起可以在厚度上朝向复合涡轮机叶片的根部部分逐渐地或以阶梯方式减小。

保护性构件可以具有两个突起，所述突起中的第一突起被设置在复合涡轮机叶片的翼型部分的压力表面上，并且所述突起中的第二突起被设置在复合涡轮机叶片的翼型部分的吸力表面上。

加强纤维可以包括碳纤维和/或玻璃纤维。基体材料可以包括热固性树脂。

所述保护性构件可以是金属保护性构件并且所述至少一个突起是金属突起。

保护性构件可以从尖端到柄部分延伸翼型部分的整个长度。

保护性构件可以不延伸经过大部分柄部分的前缘。

所述至少一个突起可以是柔性的。

所述至少一个突起可以被设置在复合涡轮机叶片的翼型部分的压力表面上或者所述至少一个突起可以被设置在复合涡轮机叶片的翼型部分的吸力表面上。

复合涡轮机叶片可以是复合燃气涡轮发动机叶片。复合涡轮机叶片可以是风扇叶片。

涡轮机转子组件包括涡轮机转子和周向间隔开的径向延伸的多个复合涡轮机叶片。

附图说明

将参考附图通过示例方式更加全面地描述本发明，附图中：

图1是涡轮机上半部的横截面图，扇涡轮燃气涡轮发动机具有根据本发明的复合涡轮机叶片。

图2是根据本发明的复合涡轮机叶片的放大图。

图3是沿图2的箭头A-A方向的横截面图。

图4是沿图2的箭头B-B方向的横截面图。

图5是沿图2的箭头C-C方向的放大横截面图。

图6是图2所示的复合涡轮机叶片的一部分的进一步放大图。

图7是图2所示的复合涡轮机叶片的一部分的可替代实施例的进一步放大图。

图8是图2所示的复合涡轮机叶片的一部分的另一实施例的进一步放大图。

具体实施方式