[发明专利]具有金属强度的复合翼型件

说明书

层合复合翼型件组件包括：第一薄层，所述第一薄层由包括金属纤维的预浸材料形成；和至少第二薄层，所述第二薄层由预浸材料形成，所述预浸材料包括与碳纤维混合的金属纤维，仅金属纤维，仅碳纤维，包括金属纤维的基材，包括碳纤维的基材及其组合中的至少一种。

技术领域

本公开的领域整体上涉及燃气涡轮风扇发动机，并且更具体地涉及包括具有金属强度的复合翼型件的燃气涡轮风扇发动机。

背景技术

用于涡轮风扇的至少一些已知的翼型件组件或风扇叶片，例如在航空器发动机中实施的那些，使用诸如碳纤维层的复合部件形成。由碳纤维制造的这些层合翼型件中的至少一些包括在制造翼型件之后与其联接的一个或多个金属片。例如，至少一些已知的碳纤维风扇叶片包括联接到叶片的前缘的金属片，以便增加风扇叶片的冲击能力。但是，这些金属片增加了每个翼型件的重量。由于降低发动机重量是航空器发动机设计中不变的驱动因素，所以在利用金属部件提供的附加强度的同时减少翼型件的重量将是有益的。

发明内容

在一个方面中，提供了层合复合翼型件组件。翼型件组件包括：第一薄层，所述第一薄层由包括金属纤维的预浸材料(pre-preg material)形成；和至少第二薄层，所述至少第二薄层由预浸材料形成，所述预浸材料包括与碳纤维混合的金属纤维，仅金属纤维，仅碳纤维，包括金属纤维的基材，包括碳纤维的基材及其组合中的至少一种。

翼型件组件可以包括附加的，更少的和/或替代的元件。在一些实施例中，金属纤维包括退火钢，镍合金，镍和铬合金，钛，钨及其组合中的至少一种。在一些实施例中，第二薄层由与第一薄层不同的预浸材料形成。在一些实施例中，第一薄层由包括沿第一方向取向的金属纤维的预浸材料形成，并且第二薄层由包括沿第二方向取向的碳纤维的预浸材料形成。第一薄层可以由包括沿第一方向取向的单向金属纤维的预浸材料形成，并且第二薄层可以由包括沿第二方向取向的单向碳纤维的预浸材料形成。在一些实施例中，第一薄层和第二薄层中的一个由预浸材料形成，所述预浸材料包括沿第一方向取向的单向碳纤维和与碳纤维交叉的金属纤维。在其他实施例中，翼型件组件包括由预浸材料形成的多个薄层，包括第一薄层和第二薄层，并且多个薄层的薄层子集由包括碳纤维的预浸材料形成。翼型件组件还可以包括延伸到多个薄层的子集中的金属线。金属线可以以2.5D构造延伸到多个薄层的子集中，或者金属线可以以3D构造延伸到多个薄层的子集中。

在另一方面中，提供了形成层合复合翼型件组件的方法。该方法包括：提供由包括金属纤维的预浸材料形成的第一薄层；以及将第二薄层定位在第一薄层附近，第二薄层由预浸材料形成，所述预浸材料包括与碳纤维混合的金属纤维，仅金属纤维，仅碳纤维，包括金属纤维的基材，包括碳纤维的基材及其组合中的至少一种。该方法还包括固化至少第一薄层和第二薄层以形成层合复合翼型件组件。

该方法可以包括额外的，更少的和/或替代的步骤。例如，在一些实施例中，提供第一薄层包括提供由包括沿第一方向取向的金属纤维的预浸材料形成的第一薄层，并且定位第二薄层包括定位由包括沿第二方向取向的碳纤维的预浸材料形成的第二薄层。在一些实施例中，层合复合翼型件组件包括由预浸材料形成的多个薄层，包括第一薄层和所述第二薄层，并且其中所述多个薄层的薄层子集包括由包括碳纤维的预浸材料形成的薄层，所述方法还包括将金属线穿入所述多个薄层的子集中。将金属线穿入多个薄层的子集中可以包括以2.5D构造将金属线穿入，或者将金属线穿入多个薄层的子集中可以包括以3D构造将金属线穿入。

在另一方面中，提供了发动机。该发动机包括核心发动机和由核心发动机提供动力的风扇。风扇包括至少一个层合复合翼型件组件。层合复合翼型件组件包括：第一薄层，所述第一薄层由包括金属纤维的预浸材料形成；和至少第二薄层，所述至少第二薄层由预浸材料形成，所述预浸材料包括与碳纤维混合的金属纤维，仅金属纤维，仅碳纤维，包括金属纤维的基材，包括碳纤维的基材及其组合中的至少一种。