[发明专利]单件扩展式层流入口唇缘蒙皮

说明书

本申请涉及一种单件扩展式层流入口唇缘蒙皮，公开了用于成形由可热处理金属制成的金属工件的方法，该可热处理金属已根据特定的协议成形和回火，其有助于具有保留在成品结构中的焊道的大型轮廓整体金属结构的成形，并且公开了根据这样的方法制造的成品金属结构。

技术领域

本公开总体上涉及制造金属结构的领域。更具体地，本公开涉及制造金属结构或部件，包括在处于特定的热处理条件下时使金属结构或部件成形，并且将摩擦搅拌焊道引入到金属结构或部件中，其中摩擦搅拌焊道保留在成品部件中。再更具体地，本公开涉及用于制造飞机发动机舱的唇缘蒙皮(lipskin)的部件和组件的制造。

背景技术

层流为空气在飞行中的飞机的机翼、机身或其他零件的轮廓上的平稳的、连续的流动。层流最常见于流线型本体的前部。如果空气的平稳流动中断，则产生湍流，这可能导致作用于本体上的拖曳。偏离飞机表面处的最佳层流的偏差的增加能导致燃料消耗的增加，并因此导致运行成本的相应增加。

许多已知的飞机发动机(例如喷气式发动机和涡扇喷气发动机)被环形的筒状发动机舱环绕。至少一些已知的发动机舱在机舱的前缘或入口处包括唇缘蒙皮。尽管为了减少可能影响层流的横向焊接线或其他耦接件而以整体方式形成一些大型结构，但这种整体成形工艺(例如旋压成形等) 是耗时的、昂贵的且在用于生产期望的大尺寸的旋压成形的唇缘蒙皮的尺寸限制方面是困难的或不切实际的。此外，旋压成形的唇缘蒙皮可能表现出可不利地影响层流的不期望的波状起伏或波纹，导致不期望的湍流、增加的燃料消耗和/或增加的运行成本。

为了尝试解决旋压成形或其他工艺的潜在限制，一些已知的用于飞机发动机舱的唇缘蒙皮构造的方法已包括在唇缘蒙皮构造期间引入摩擦搅拌焊道，然后在成形、精加工和其他制造工艺期间去除焊道，且进一步然后引入附加的耦接部件和零件(例如倍加器)。然而，额外的加工步骤往往是耗时的，并且由于重量、组装复杂性、制造时间、额外检查等的相应增加，所有这些都能增加运行和维护飞机的总成本，在飞机组件中添加零件往往是不期望的。

发明内容

本发明的各方面涉及用于成形用于发动机舱的金属唇缘蒙皮的方法以及如此成形的唇缘蒙皮和发动机舱、以及包括包含该唇缘蒙皮的发动机舱的结构，其中，引入至少一个“飞走(fly away)”焊道(包括但不限于一个摩擦搅拌焊道)，并且在金属的特定状态下发生金属唇缘蒙皮的成形工艺，使得“飞走”焊道保留在成品唇缘蒙皮中。

本公开的一方面涉及一种用于制造由金属成形的热处理结构的方法，该方法包括：对处于退火状态的初步(roughly，粗略地)成形的金属工件执行第一热处理工艺，以使初步成形的金属工件从退火状态转变为第一硬化状态，其中初步成形的金属工件包括至少一个摩擦搅拌焊道；在初步成形的金属工件处于第一硬化状态时将初步成形的金属工件成形为成形的金属工件，其中成形的金属工件包括接近最终成形的金属工件或最终成形的金属工件中的一者；以及对成形的工件执行第二热处理工艺，以使成形的金属工件从第一硬化状态转变为第二硬化状态。

在另一方面，将初步成形的金属工件成形为成形的金属工件的步骤包括：使用至少一种成形工艺将初步成形的金属工件成形为成形的金属工件。

在另一方面，成形的金属工件为接近最终成形的金属工件，其中该方法还包括：在接近最终成形的金属工件处于第二硬化状态时将接近最终成形的金属工件成形为最终成形的金属工件。

在另一方面，成形的金属工件包括最终成形的金属工件，其中该方法还包括：使用多种成形工艺将初步成形的金属工件成形为最终成形的金属工件。

在另一方面，成形工艺包括：超塑性成形工艺、超塑性/扩散压合 (diffusionbond)成形工艺、成形模成形工艺、爆炸成形工艺、以及它们的组合。