[发明专利]风扇轨道衬里

说明书

一种制造用于燃气涡轮发动机的风扇容纳布置的风扇轨道衬里或风扇轨道衬里预成型件的方法，所述方法包括通过增材制造装置将纤维增强聚合物材料沉积到旋转心轴上以形成彼此一体的多孔撞击结构和支撑子层压件。

技术领域

本公开内容涉及风扇轨道衬里以及制造风扇轨道衬里的方法。

背景技术

燃气涡轮发动机包括风扇，该风扇具有位于发动机前方的风扇叶片。风扇可以容纳在风扇容纳壳中。在运行期间的故障事件中，风扇叶片中的一个可能会从风扇上折断并撞击风扇容纳壳。这通常称为风扇叶片脱落(FBO)事件。在涡轮发动机风扇失去叶片后，由于风扇撞击，风扇容纳壳上的负载远高于正常飞行条件下承受的负载。在发动机停机期间(通常约为几秒钟)，由于FBO的撞击所造成的损坏，裂纹可以在风扇容纳壳中迅速蔓延，这可能会导致容纳失效。

通常在风扇容纳壳的内侧表面上设置风扇轨道衬里。风扇轨道衬里可以包括一层或多层比如蜂窝铝或泡沫铝等多孔材料，其可以被夹在支撑纤维增强层压件层之间并与之结合。风扇轨道衬里被设计成在FBO事件期间吸收撞击叶片的一些能量。

包括与风扇容纳壳结合的风扇轨道衬里的风扇容纳布置的制造可能是复杂且耗时的。还已经观察到，复合风扇轨道衬里在固化时(例如，当与风扇容纳壳结合时)具有结构变形的趋势。实际上，风扇轨道衬里在风扇容纳布置的最终固化的时候收缩还可能导致周围的风扇容纳壳的结构扭曲。

发明内容

根据第一方面，提供了一种用于燃气涡轮发动机的风扇容纳布置的风扇轨道衬里，该风扇轨道衬里包括彼此一体地由纤维增强聚合物材料形成的多孔撞击结构和支撑子层压件。

由于多孔撞击结构和支撑子层压件是彼此一体地由纤维增强聚合物材料形成的，所以多孔撞击结构的热行为(即多孔撞击结构响应于加热和/或冷却的行为)可以基本上与支撑子层压件的热行为相同。例如，可能的情况是多孔撞击结构和支撑子层压件在加热或冷却时相对均匀地膨胀或收缩。可能的情况是多孔撞击结构(即形成多孔撞击结构的材料)的热膨胀系数与支撑子层压件(即形成支撑子层压件的材料)的热膨胀系数相似(例如相同)。可能的情况是热膨胀系数在整个多孔撞击结构和支撑子层压件上基本上是均匀的。例如，可能的情况是多孔撞击结构的热膨胀系数至多比支撑子层压件的热膨胀系数大10％(例如，至多大5％、或至多大3％、或至多大1％)，并且至多比支撑子层压件的热膨胀系数小10％(例如至多小5％、或至多小3％、或至多小1％)。因此，可以使风扇轨道衬里在加热或冷却时(例如，在固化循环期间)的结构扭曲减小(例如最小化)。

多孔撞击结构可以是蜂窝结构。蜂窝结构可以包括在泡孔壁之间形成的多个泡孔。这些泡孔可以是基本上中空的。蜂窝结构可以被描述为至少部分地包封多个泡孔(例如，基本上中空的泡孔)的相连的泡孔壁的网状物。泡孔壁相对于泡孔尺寸可以是薄的。例如，泡孔壁的厚度可以不大于特征泡孔尺寸(例如，泡孔宽度)的10％(例如，不大于5％、或不大于1％)。泡孔壁的厚度相对于多孔撞击结构也可以是薄的。这些泡孔可以规则地布置在网格上。这些泡孔可以是柱状的。这些泡孔可以是柱状的并且被布置成基本上彼此平行，即，使得每个柱状泡孔的纵向轴线基本上平行于各个其他柱状泡孔的纵向轴线。

蜂窝结构可以呈六边形蜂窝结构。蜂窝结构可以包括横截面为六边形的柱状泡孔。蜂窝结构可以是膨胀的蜂窝结构(即“过度膨胀的”蜂窝结构)、增强的六边形蜂窝结构(即，通过附加泡孔壁增强的主要为六边形的蜂窝结构)或矩形蜂窝结构。蜂窝结构可以包括泡孔壁的周期性重复图案。重复图案可以是规则的。重复图案可以是分层的。重复图案可以形成具有两个或更多个、或三个或更多个、或四个或更多个泡孔形状不同的泡孔。