[发明专利]发动机风扇包容机匣及其制备方法

说明书

本发明涉及发动机风扇包容机匣及其制备方法。该发动机风扇包容机匣，包括筒状侧壁，所述筒状侧壁的材质包含纤维增强树脂基复合材料，所述纤维增强树脂基复合材料含有多层彼此层叠的纤维纱线层，各层纤维织物个纤维纱线层中各自独立地含有碳纤维和聚酰亚胺纤维中的至少一种；其中筒状侧壁最外n层的纤维织物层的纤维纱线层比最内t层的纤维织物层的纤维纱线层具有更高的聚酰亚胺纤维重量占比和更低的碳纤维重量占比，m，n和t都为整数为正整数，m≥2，n+t≤m。该发动机风扇包容机匣具有改善的包容和抗冲击性能。

技术领域

本发明属于航空领域，具体涉及一种发动机风扇包容机匣及其制备方法。

背景技术

航空发动机和燃气轮机中存在大量高速旋转的叶片，在外物冲击、工艺缺陷等情况下，旋转中的叶片可能发生脱落。发动机风扇包容机匣能够避免高速高能的叶片碎片穿透机匣，对发动机外部的设备和人员造成损伤。传统技术采用金属材料制备机匣，金属材料质量较重。

随着复合材料技术的发展，相关技术也采用复合材料制备机匣。全复合材料机匣可以采用碳纤维二维编织布缠绕成型或采用碳纤维三维编织成机匣预制体，再经树脂浸渍固化，其提高机匣抗冲击能力的同时，具有较轻的质量。

发明内容

相较于单一碳纤维成分的机匣，本公开提供含有碳纤维和聚酰亚胺纤维两种纤维的复合材料机匣。在机匣的不同位置设置碳纤维或聚酰亚胺纤维含量不同的纤维增强材料，能够为满足包容机匣的耐候性、抗冲击、刚度的要求。

在一些方面，提供一种发动机风扇包容机匣，包括筒状侧壁，所述筒状侧壁的材质包含纤维增强树脂基复合材料，所述纤维增强树脂基复合材料含有多层彼此层叠的纤维纱线层，各层纤维纱线层中各自独立地含有碳纤维和聚酰亚胺纤维中的至少一种；其中

筒状侧壁含有m层纤维纱线层，筒状侧壁最外n层的纤维纱线层比最内t层的纤维纱线层具有更高的聚酰亚胺纤维重量占比和更低的碳纤维重量占比，m，n和t都为正整数，m≥2，n+t≤m。

基于此，机匣外侧附近的区域具有较高的聚酰亚胺纤维占比，由于该区域是受拉伸作用最强的区域，利用聚酰亚胺的高失效应变以及耐候性，能够提升该区域的抗冲击性能，且提高机匣的耐候性。机匣内侧附近区域具有较高的碳纤维占比，由于碳纤维具有较高的高刚度，使得机匣整体保持较高的刚度。

在一些实施方案中，筒状侧壁最外n层的纤维纱线层的平均聚酰亚胺纤维重量占比(即各层聚酰亚胺纤维重量占比之平均值)高于最内t层的纤维纱线层的平均聚酰亚胺纤维重量占比。例如高于1％以上，例如5％以上，例如10％以上，例如20％以上，例如30％以上，例如40％以上，例如50％以上。

在一些实施方案中，筒状侧壁最外n层的纤维纱线层的各层聚酰亚胺纤维重量占比高于最内t层的纤维纱线层的各层聚酰亚胺纤维重量占比。例如高于1％以上，例如5％以上，例如10％以上，例如20％以上，例如30％以上，例如40％以上，例如50％以上。

在一些实施方案中，筒状侧壁最外n层的纤维纱线层的平均碳纤维重量占比(即各层碳纤维重量占比之平均值)低于最内t层的纤维纱线层的平均碳纤维重量占比。例如低于1％以上，例如5％以上，例如10％以上，例如20％以上，例如30％以上，例如40％以上，例如50％以上。

在一些实施方案中，筒状侧壁最外n层的纤维纱线层的各层碳纤维重量占比低于最内t层的纤维纱线层的各层碳纤维重量占比。例如低于1％以上，例如5％以上，例如10％以上，例如20％以上，例如30％以上，例如40％以上，例如50％以上。

在一些实施方案中，n≤0.5m。

在一些实施方案中，t≤0.5m。

在一些实施方案中，m＝2，n＝1，t＝1。

在一些实施方案中，m＝3，n＝1或2，t＝1或2。