[发明专利]金属包覆层、复合材料叶片以及金属包覆层和叶片制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空发动机复合材料风扇叶片的制备与增强技术。

背景技术

风扇叶片是航空涡扇发动机的重要部件，涡扇发动机的整体性能与风扇叶片的性能密切相关。随着航空发动机性能的不断提高，其涵道比也在不断增加，采用更大尺寸的风扇叶片已经成为大涵道比发动机的发展趋势。随着风扇叶片尺寸的不断增大，风扇重量在发动机总重量中的比重也不断提高，因此，降低风扇重量是发动机减重和提高效率的一个重要手段。树脂基复合材料风扇叶片可以有效降低叶片重量，但风扇叶片边缘处的厚度薄、强度低，在外物撞击下，树脂基复合材料风扇叶片边缘更加容易产生损伤，甚至断裂，危害发动机安全。如果在树脂基复合材料风扇叶片上采用合适的网状包覆层对其进行局部包边或者对叶片进行全覆盖包覆，则可以在保证不增加复合材料风扇叶片重量的前提下，有效地提高复合材料风扇叶片的可靠性和安全性。

发明内容

为此，本发明使用网状包覆层对树脂基复合材料风扇叶片进行包覆增强。

航空涡扇发动机树脂基复合材料风扇叶片在工作时，受离心载荷和气动载荷的共同作用，会发生弯曲和扭转变形，叶尖处复合材料易产生剥离和脱层；当风扇叶片受到外物撞击时，会导致叶片损伤甚至断裂失效。通过使用网状包覆层对复合材料风扇叶片进行局部包覆增强(对风扇叶片的前缘、叶尖和后缘等部位局部包边)或整体包覆增强(对风扇叶片整体包覆)，可以有效提高复合材料风扇叶片叶尖、叶缘等处的强度，可以使复合材料叶片在遭受外物损伤时的能量得到快速消散，最大限度地保护叶片的完整性，提升树脂基复合材料风扇叶片的抗冲击、抗分层能力，起到叶片增强的效果，有效保证复合材料风扇叶片工作的可靠性和安全性。同时，采用本发明涉及的复合材料风扇叶片成型工艺具有明显的低成本效益。

本发明提供了一种用于包覆叶片的金属包覆层的制造方法，包括：

多根柔性的经向金属丝沿经线方向送丝；

多根柔性的纬向金属丝沿纬线方向送丝；

编织所述多根经向金属丝和所述多根纬向金属丝，以形成金属丝网；

焊接所述金属丝网以形成金属包覆层。

本发明还提供了一种局部包覆有金属包覆层的叶片的制造方法，包括：

根据叶片外形，确定主预浸料铺层、内增强预浸料铺层、金属包覆层、外增强预浸料铺层的外形；

将主预浸料铺层铺放到模具内以得到叶片的基体；

在主预浸料铺层的外表面铺覆内增强预浸料铺层；

在内增强预浸料铺层的外表面的预定部位铺覆金属包覆层；

在金属包覆层的外表面铺覆外增强预浸料铺层，以形成铺层组合体；

加热并加压所述铺层组合体，以固化成型并形成叶片。

本发明还提供了一种整体包覆有金属包覆层的叶片的制造方法，包括：

根据叶片外形，确定主预浸料铺层、内增强预浸料铺层、金属包覆层、外增强预浸料铺层的外形；

将主预浸料铺层铺放到模具内以得到叶片的基体；

在主预浸料铺层的外表面铺覆内增强预浸料铺层，以形成第一铺层组合体；

加热并加压第一铺层组合体以使其固化成型；

在内增强预浸料铺层的外表面整体地铺覆金属包覆层；

在金属包覆层的外表面铺覆外增强预浸料铺层，以形成第二铺层组合体；

加热并加压所述第二铺层组合体，以形成叶片。

本发明还提供了一种航空发动机的风扇叶片，其包括：

叶片本体，其由树脂基复合材料形成；

金属包覆层，其形成在所述叶片本体的至少一部分的表面上以包覆所述叶片本体的至少一部分。

附图说明

为了解释本发明，将在下文中参考附图描述其示例性实施方式，附图中：

图1示意性地示出了金属丝网的制备工艺；

图2示意性地示出了金属丝网的编织结构的示意图；

图3示意性地示出了局部包覆增强复合材料风扇叶片的铺层的横截面结构示意图；

图4示意性地示出了局部包覆增强复合材料风扇叶片的结构示意图；

图5a示意性地示出了整体包覆增强复合材料风扇叶片在铺覆金属包覆层前铺层的横截面结构示意图；

图5b示意性地示出了根据图5所示的整体包覆增强复合材料风扇叶片在铺覆金属包覆层后铺层的横截面结构示意图；

图6示意性地示出了整体包覆增强复合材料风扇叶片的结构示意图。

具体实施方式