[发明专利]复合翼型件金属前缘组件

说明书

技术领域

本发明大体上涉及燃气涡轮发动机。更具体而言，但不作为限制，本实施例涉及复合翼型件，其具有金属前缘组件以增强复合叶片的抗冲击能力。

背景技术

典型的燃气涡轮发动机大体上具有前端和后端，其若干核心构件或推进构件沿轴向定位在其间。空气入口或进气口位于发动机的前端处。朝后端移动，按顺序，进气口之后是压缩机、燃烧室和涡轮。本领域的技术人员将容易了解的是，也可在发动机中包括额外的构件，例如，举例而言，低压压缩机和高压压缩机，以及低压涡轮和高压涡轮。但这不是详尽的列表。

压缩机和涡轮大体上包括沿轴向成级堆叠的成排的翼型件。各级均包括一排沿周向间隔开的定子静叶，以及围绕涡轮发动机的中心轴或轴线旋转的一排转子叶片。涡轮发动机可包括许多级的通常称为静叶的静止翼型件，它们沿发动机的轴向方向间隔在通常称为叶片的旋转翼型件之间。在用于给飞行中的飞行器提供动力的典型涡扇飞行器发动机构造中，多级低压涡轮在两级高压涡轮之后，并且通常由第二轴接合至布置在压缩机上游的风扇。

发动机还通常具有沿发动机的中心纵轴线沿轴向布置的内轴。内轴连接至涡轮和空气压缩机两者，使得涡轮将旋转输入提供至空气压缩机以驱动压缩机叶片。第一转子盘和第二转子盘由对应的转子轴接合至压缩机以在操作期间给压缩机提供动力。

在操作中，空气在压缩机中加压，并与燃烧器中的燃料混合以用于产生向下游流动穿过涡轮级的热燃烧气体。涡轮级从该燃烧气体获得能量。高压涡轮首先从燃烧器接收热燃烧气体，并包括定子喷嘴组件，其将燃烧气体向下游引导穿过从支承转子盘沿径向向外延伸的一排高压涡轮转子叶片。定子喷嘴使热燃烧气体转向，使得在相邻的下游涡轮叶片处的获取尽可能大。在两级涡轮中，第二级定子喷嘴组件定位在第一级叶片下游，随后依次是从第二支承转子盘沿径向向外延伸的一排第二级转子叶片。涡轮将燃烧气体能量转换成机械能。

由于燃烧气体流动通路的极端温度和操作参数，涡轮和压缩机两者中的定子静叶和旋转叶片可随极端机械和热负载变得受很大应力。

一种用于提高涡轮发动机性能的已知手段是提高发动机的操作温度，这容许较热的燃烧气体和增加的能量获取。此外，外来物体有时会随气流经过这些构件。然而，燃气涡轮发动机的竞争目标在于通过发动机中的构件的重量减小来改善性能。一种减轻发动机构件重量的手段是通过复合材料的使用来减轻重量。然而，这样的复合物通常更易于受到来自穿过翼型件区域的外来物体的破坏，并且更易受来自较高操作温度的破坏。

如可由前文了解的那样，将期望克服关于燃气涡轮发动机构件的这些及其它不足。更具体而言，将期望克服这些不足来改善可用于整个燃气涡轮发动机的各个位置处的复合翼型件的抗冲击能力。

发明内容

根据本发明的方面，将金属前缘组件应用于复合翼型件。复合翼型件可在燃气涡轮发动机内的各种位置处使用。金属前缘组件改善复合翼型件的抗腐蚀和抗冲击特性，同时容许使用重量较轻的复合材料。

根据本实施例的一些方面，一种翼型件组件包括：复合翼型件，其具有前缘和后缘，在前缘与后缘之间延伸的压力侧，在前缘以及与前缘相对的后缘之间延伸的吸力侧；布置在复合叶片上的金属前缘组件，金属前缘组件包括高密度基部，金属前缘组件还包括布置在基部上的鼻部；布置在复合叶片与金属前缘组件之间的粘接层。鼻部可为实心插入件。翼型件组件其中所述的翼型件为风扇叶片、涡轮叶片、压缩机叶片或静叶中的一项。翼型件组件其中的高密度基部由一致厚度或变化厚度形成。基部可焊接至鼻部或粘附地粘接至鼻部。基部可具有比鼻部的侧壁更长的第一腿部和第二腿部。翼型件组件其中的金属前缘组件可由沿径向方向的单个结构形成，或可由沿径向方向的多个节段形成。翼型件组件其中的金属前缘组件为多种材料构造或单一材料构造。金属前缘组件可由钛、钢、铬镍铁合金或它们的合金中的至少一项形成。

所有上文提到的特征应理解为仅是示例性的，并且本发明的更加多的特征和目标可从本文的公开内容得到。因此，在未进一步阅读整个说明书、权利要求和其包括的附图的情况下，应理解到该概述没有限制性意义。

附图说明

通过结合附图参考以下对实施例的描述，这些示例性实施例的上文提到和其它的特征与优点以及获得它们的方式将变得更清楚，并且将更好地理解具有金属前缘插入件的复合金属翼型件，在附图中：

图1为用于飞行器的燃气涡轮发动机的示意性侧截面图。

图2为具有金属前缘的示例性翼型件的立体图。

图3为金属前缘区段的组装视图。

图4为具有金属前缘组件的示例性翼型件的截面图。