[发明专利]包括折叠前缘防护件的叶片及其制造方法

说明书

本发明涉及一种叶片(16)，该叶片包括叶片本体(30)和前缘防护件(32)，该叶片本体由有机基质复合材料制成，而该前缘防护件由比叶片本体的复合材料更佳地承受随机撞击的材料制成。该叶片(16)包括叶片头部(26)。前缘防护件(32)安装在叶片本体(30)上并且具有下盖翼部(34)和上盖翼部(36)。该下盖翼部(34)具有下盖凸片且该上盖翼部(36)包括上盖凸片，该下盖凸片和上盖凸片彼此折叠并且刚性地固定于彼此，以形成与叶片头部(26)的局部覆盖件(48)。本发明还涉及一种涡轮喷气机，该涡轮喷气机包括具有此种叶片的风扇，以及一种制造此种叶片的方法。

技术领域

本发明涉及一种由复合材料制成的叶片，该叶片包括前缘防护件。此种前缘防护件通常用于保护旋转叶片或导向叶片的前缘免受撞击和侵蚀影响。术语“叶片”在本文中用于同时涵盖风扇叶片和飞行器螺旋桨桨叶。为了限制这些叶片的重量，这些叶片通常由诸如纤维强化聚合物材料的有机基质复合材料制成。虽然此类材料尤其是相对于这些材料的重量具有大体极为有利的机械特性，但这些材料对于点撞击具有一定程度的敏感性。因此，通常由诸如钛合金的极为强固的金属材料制成的防护件经常安装在此类叶片的前缘上，以保护这些叶片免受撞击影响。此类防护件经常采取细压力侧翼部和细抽吸侧翼部的形式，该细压力侧翼部和细抽吸侧翼部由横跨前缘放置的较厚部段结合在一起，且该防护件在前缘上以及在该防护件的相邻压力和抽吸侧部段上与叶片的形状紧密地匹配。压力侧和抽吸侧翼部分别延伸到叶片的这些压力侧和抽吸侧部段之上，且该压力侧和抽吸侧主要用于将防护件定位并紧固在前缘上。

背景技术

为了改善叶片的空气动力学性能，赋予这些叶片的前缘更为复杂的形状，由此不仅使得制造需要紧密地匹配那些形状的防护件而且使得将这些防护件固定在叶片上更为复杂。

此外，在对于叶片进行撞击的事件中，防护件可能变得从由复合材料制成的叶片的前缘至少部分地松脱，由此导致叶片的空气动力学性能降低，该叶片的空气流性能相关联地降低，伴随着在部分防护件丢失的事件中出现失衡。此外，如果防护件的一部分被撕破，则叶片的前缘不再在其整个高度之上受保护，且在叶片的前缘处已裸露的复合材料经受来自外部环境的影响。所合成的轮廓大体是不规则的，由此还降低该叶片的空气流性能。然后需要维修叶片和/或更换该叶片。

发明内容

本发明试图至少部分地解决这些缺点。

为此，本发明提供一种叶片，该叶片包括叶片本体和前缘防护件，该叶片本体由通过纤维强化的有机基质复合材料制成，而该前缘防护件由比叶片本体的复合材料更佳地承受点撞击的材料制成，且该叶片包括叶片梢端，前缘防护件组装在叶片本体上并且包括压力侧翼部和抽吸侧翼部，该压力侧翼部包括压力侧凸片且该抽吸侧翼部包括抽吸侧凸片，该压力侧凸片和抽吸侧凸片彼此叠置地折叠并且固定于彼此，以形成叶片梢端的局部覆盖件。

在对于前缘防护件的撞击期间，存在延伸压力侧翼部和抽吸侧翼部的压力侧凸片和抽吸侧凸片用于降低防护件分离、尤其是在靠近于前缘防护件的在叶片梢端附近的自由边缘处分离的风险，在这些自由边缘处，此类分离最常观察到。确切地说，压力侧凸片和抽吸侧凸片并非是粘合地粘结于或焊接于压力侧翼部和抽吸侧翼部的单独部件，以使得该压力侧凸片和抽吸侧凸片无法从压力侧翼部和抽吸侧翼部分离。这些压力侧凸片和抽吸侧凸片分别与压力侧翼部和抽吸侧翼部一体地制成，从而为了将前缘防护件从叶片本体分离，需要将压力侧翼部和抽吸侧翼部从叶片本体松脱并且还需要将压力侧凸片从抽吸侧凸片松脱。因此，将前缘防护件从叶片本体分离所需的力较大。因此，降低损害叶片的风险。

前缘防护件可由钛基合金制成。

该材料具有极为良好的承受点撞击的能力。

术语“钛基合金”用于指代大部分重量含量是钛的合金。因此，能理解的是，钛是合金中具有最大重量含量的元素。借助示例，钛基合金可具有至少50％重量含量的钛、较佳地至少70％钛、更佳地至少80％钛。