[发明专利]风扇

说明书

本发明涉及用于燃气涡轮发动机的风扇，风扇包括绕轮毂周向布置的第一组风扇叶片和第二组风扇叶片。第一组和第二组的各风扇叶片包括有机基体复合主体和连接至该主体的前缘构件。第一组风扇叶片的前缘构件具有比第二组风扇叶片的前缘构件更小的质量。

技术领域

本公开涉及用于燃气涡轮发动机的风扇以及燃气涡轮发动机。

背景技术

燃气涡轮发动机通常用于给航空器提供动力。通常，燃气涡轮发动机将包括由发动机芯部驱动的轴向风扇。发动机芯部一般由一个或更多个涡轮机组成，该一个或更多个涡轮机经由同轴的轴驱动相应的压缩机。风扇通常由发动机芯部中额外的较低压力的涡轮机驱动。

风扇包括安装在转子上的径向延伸的风扇叶片阵列。风扇叶片可由金属材料和/或复合（例如，非金属）材料制成。复合风扇叶片一般包括由有机基体复合材料（例如碳增强树脂基体）制成的主体。通常，前缘被增强，并且在一些情况下，后缘被增强。增强可通过覆盖主体的前缘或后缘的金属构件来提供。

当设计风扇时，风扇被设计成使风扇颤振最小化。风扇颤振是风扇叶片自激振动现象，如果其未被充分地最小化，则可导致叶片的疲劳失效。

发明内容

本公开寻求提供具有最小化的风扇颤振的风扇。

根据一方面，提供用于燃气涡轮发动机的风扇，风扇包括绕轮毂周向布置的第一组风扇叶片和第二组风扇叶片。第一组和第二组的各风扇叶片包括有机基体复合主体和连接至该主体的前缘构件。第一组风扇叶片的前缘构件具有比第二组风扇叶片的前缘构件更小的质量。

第一组和第二组的叶片可具有相同的气体清洗表面面积、形状及型面。

第一组风扇叶片的前缘构件的体积可小于第二组风扇叶片的前缘构件的体积。

第一组风扇叶片的前缘构件的径向外侧部分的质量可与第二组风扇叶片的前缘构件的径向外侧部分的质量相同。前缘构件的径向外侧部分可从叶片的沿翼展方向的中间位置延伸至叶片的叶尖。

沿翼展方向的中间位置（mid-spanwise location）可被认为是在叶片的总翼展的约50%的位置。

第一组叶片的叶片的前缘构件的径向内侧部分的质量可小于第二组叶片的叶片的前缘构件的径向内侧部分的质量。径向内侧部分可从沿翼展方向的中间位置延伸至叶片的根部。

第一组的前缘构件的根部部分的质量可小于第二组的叶片的前缘构件的根部部分的质量。根部部分可从叶片的总翼展的30%的沿翼展方向的位置延伸至叶片的根部。第一组叶片的叶片的前缘构件的其余部分可具有与第二组叶片的叶片的前缘构件的其余部分大体相等的质量（例如，对于第一组叶片的叶片和第二组叶片的叶片，从叶尖延伸至邻近前缘构件的根部部分的位置的部分的质量可以是相同的）。

通过提供比第一组的风扇叶片在更大质量的区域中具有更大体积的前缘构件，可增加第二组风扇叶片的前缘构件的质量。

第一组和第二组的前缘构件可包括限定叶片的前缘的前部部分、从前部部分沿叶片的吸力侧延伸的翼和从前部部分沿叶片的压力侧延伸的翼。

第一组叶片的前部部分可具有比第二组叶片的前部部分更小的质量或体积。

第一组叶片的翼可具有比第二组叶片的翼更小的质量和/或体积。

前缘构件可由金属材料制成。

前缘构件可由钢、钛或钛合金制成。

主体可由碳增强树脂基体材料制成。

根据一方面，提供用于燃气涡轮发动机的风扇的叶片，叶片包括有机基体复合主体和连接至该主体的前缘构件。与远离叶片根部的区域中相比，前缘构件在邻近叶片根部的区域中具有更大的体积。