[实用新型]涡轮发动机风扇叶片

说明书

技术领域

本实用新型涉及涡轮发动机风扇叶片。

背景技术

大涵道比涡轮发动机的主要关键技术之一就是风扇叶片的设计和制造，风扇叶片的离心负荷与叶片质量分布、转速和质量分布所在半径乘积的平放成正比，传统的实心风扇叶片质量难以满足大涵道比宽弦风扇叶片设计要求，而钛合金空心风扇叶片制造由于材料性能的稳定性和工艺的复杂性，也限制了其应用范围。

即传统技术存在以下问题：

传统涡轮发动机实心风扇叶片结构设计方案，叶片重量大，难以大涵道比涡轮发动机满足风扇叶片设计要求；

基于扩散连接/超塑成形工艺的空心风扇叶片设计方案，工艺复杂，制造成本高，结构优化空间受加工工艺的制约。

增材制造(3D打印)技术的日趋成熟，形状精度、表面质量、以及机械性能和工艺稳定性等瓶颈均已突破，使得通过增材制造技术加工风扇叶片成为可能。

中国专利文献CN101649844A公开了一种“基于中空结构金属/复合材料构架的风扇叶片”，叶片内部基体为空间离散的肋骨结构，叶片由中空结构金属/复合材料构架组成，孔隙率直接表现为肋骨空间排列方式和肋骨直径分布，叶片表面设计成带孔与内部联通及封闭表面的形式，肋骨结构与叶片表面固连为一体，肋骨结构可以是四面体单元结构、金刚石结构、蜂窝结构等。该专利文献从概念层面提供了具有填充结构的风扇叶片。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种涡轮发动机风扇叶片，其重量与实心风扇叶片相比减轻且叶片具有较优的强度、刚度和抗鸟撞击性能。

为实现所述目的的涡轮发动机风扇叶片，其特点是，该叶片是由增材制造工艺成型的一体件，包括叶片面板和叶片面板内填充的填充层，填充层为金属蜂窝结构，金属蜂窝结构与叶片面板同材质，叶片面板采用实心金属外包边，叶片面板包括两表层面板以及表层面板之间的至少一层内层面板，相邻的各面板之间填充所述填充层。

所述的涡轮发动机风扇叶片，其进一步的特点是，填充层与叶片面板在叶片前或后缘交界面为直角过渡。

所述的涡轮发动机风扇叶片，其进一步的特点是，叶片面板和填充层的材料采用钛合金。

所述的涡轮发动机风扇叶片，其进一步的特点是，叶片面板和填充层的材料采用GH4169。

所述的涡轮发动机风扇叶片，其进一步的特点是，金属外包边与叶片面板为相同或不同材质。

本实用新型采用夹层结构，面板采用金属材料，内部填充同质金属蜂窝材料，降低叶片重量的同时，保证叶片具有足够的力学性能。采用实心金属外包边设计，使叶片具备足够的抗鸟撞性能，夹层结构中面板和填充层采用同一种金属粉末成型，保证工艺稳定性。此外可通过灵活调整面板和填充层的层数和厚度比例，优化强度、刚度和抗鸟撞性能。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为本实用新型一实施例中风扇叶片的主视图。

图2为图1中风扇叶片的俯视图。

图3为图2中风扇叶片旋转180度后截去一部分后的视图。

图4为本实用新型一实施例中呈夹层结构形式的叶片结构的示意图。

图5为本实用新型另一实施例中呈夹层结构形式的叶片结构的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，附图1至5均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。

叶片本体具有前缘和后缘以及从前缘延伸到后缘所形成的吸力面和压力面，叶片本体的具体构造不是本发明的改进部分，故在此就不予以赘述了。在后面主要描述本发明对叶片的改进部分。

如图1和图2所示，叶片包括叶片本体2和在叶片本体2的周边设置的包边1，包边1为实心金属外包边，其材料与叶片本体2的材料可以相同，也可以不同，通常选择为不同。叶片本体2的材料可以是钛合金或者GH4169，也可以是其他适合的金属材料。叶片可以是通过增材制造工艺一体成型的一体件。