[发明专利]带有单向带翼型件翼梁的复合叶片

说明书

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机叶片，并且特别涉及复合叶片。

背景技术

已经研发出用于航空燃气涡轮发动机的复合叶片，该复合叶片由复合在轻型基体中的细长丝状体制成。叶片是轻型的，具有高强度。术语复合已经被定义为包含支承在粘合或基体材料中的诸如纤维或颗粒之类的加强件的材料。许多复合物均用在航空工业中，其包括金属复合物及非金属复合物。用于本文中公开的叶片的复合物由单向带材料和环氧树脂基体构成。对于该复合物和其它适用材料的讨论可见于美国材料信息学会(ASM INTERNATIONAL)出版的“工程材料手册(Engineering Materials Handbook)”(1987-1989或新近版本)中。

本文中公开的复合叶片由非金属型构成，该非金属型由包含嵌置在诸如环氧化物、PMR15、BMI、无机填料复合材料(PEEU)等之类的树脂材料中的诸如含碳纤维、硅纤维、金属纤维、金属氧化物纤维、或陶瓷纤维之类的纤维的材料构成。纤维在带中单向排列，所述带以树脂浸渍，形成零件形状，并经由高压浸出过程或挤压成形而固化以形成其内具有叠层或层片的轻质的、刚硬的、相对均质的物品。

已经研发出用于航空燃气涡轮发动机的复合风扇叶片以降低重量和成本，特别是针对大型发动机中的风扇叶片降低重量和成本。大型发动机复合宽翼弦风扇叶片与具有标准翼弦风扇叶片的大型发动机相比提供了显著的重量节省。问题在于，所有的燃气涡轮发动机叶片均面对共振或挠曲模式。用于具有相对宽直径风扇的高旁路比的航空燃气涡轮发动机的大型复合风扇叶片就面临该问题。这对于致使叶片经历第一挠曲翼型件模式和第二挠曲翼型件模式(1F和2F)的频率而言是极为实际的。

极为期望的是，提供轻型且坚固的航空燃气涡轮发动机风扇叶片，其避免通过或经历谐音(assonance)和挠曲模式并且特别是第一和第二挠曲翼型件模式(1F和2F)。

发明内容

一种燃气涡轮发动机复合风扇叶片(10)包括翼型件(12)，该翼型件(12)具有在展向方向(S)上从叶片(10)的叶片根部(20)沿翼展(S)向外延伸至叶片尖端(47)的压力侧(41)和吸入侧(43)。叶片(10)的芯部(50)包括准各向同性的复合层片(52)，这些层片(52)朝向尖端(47)沿展向向外延伸穿过包括根部(20)和翼型件(12)的叶片(10)。包括由相对于翼展(S)的纤维取向优选地为0度的单向带层片(63)构成的堆叠件(62)的一个或多个翼梁(54、56)朝向尖端(47)沿展向向外延伸穿过根部(20)并穿过翼型件(12)的一部分(53)。

芯部(50)的弦向延伸部(58)可关于翼型件(12)的最大厚度位置(61)居中。翼梁(54、56)可具有展向高度(H)、弦向宽度(W)、和避免诸如第一挠曲翼型件模式和第二挠曲翼型件模式之类的挠曲翼型件模式的翼梁厚度(TS)。一个或多个翼梁可包括在翼型件(12)中夹置芯部(50)的弦向延伸部(58)的压力侧翼梁(54)和吸入侧翼梁(56)，芯部(50)的弦向延伸部(58)可分别位于压力侧(41)和吸入侧(43)的附近或分别沿压力侧(41)和吸入侧(43)定位。

在叶片(10)的一个实施例中，一个或多个翼梁包括弦向分离开的上游压力侧翼梁(74)和下游压力侧翼梁(76)以及弦向分离开的上游吸入侧翼梁(78)和下游吸入侧翼梁(80)，压力侧翼梁与吸入侧翼梁在翼型件(12)中夹置芯部(50)的弦向延伸部(58)。

附图说明

在结合附图进行的下列说明中阐明了本发明的前述方面和其它特征，附图中：

图1是具有复合单向带翼梁的航空燃气涡轮发动机复合风扇叶片的透视图。

图2是复合风扇叶片的穿过图1中的2-2的横断面视图。

图3是具有复合单向带翼梁的替代航空燃气涡轮发动机复合风扇叶片的透视概略图。

图4是图3中所示的复合单向带翼梁的透视概略图。

图5是图2中所示的复合风扇叶片的-P度、0度、和+P度层片的透视概略图。

图6是具有复合单向带翼梁的替代航空燃气涡轮发动机复合风扇叶片的透视图。

图7是复合风扇叶片的穿过图6中的7-7的横断面视图。

具体实施方式