[发明专利]具有一种带有增强粘合的结构增强件的涡轮叶片

说明书

本发明涉及一种涡轮发动机叶片，其包括以下气动表面(12)：其沿第一方向在前缘(18)和后缘之间，以及沿基本垂直于第一方向的第二方向在叶片根部和叶片尖端之间延伸，所述气动表面由纤维增强的有机基质复合材料制成；涡轮发动机叶片还包括通过粘合接头(38)接合到前缘的金属结构增强件(30)，所述金属结构增强件遵循所述前缘的形状，并且在其整体高度上具有基本V形的截面，所述V形截面的底部(34)延伸有两个横向侧翼(36A、36B)，所述横向侧翼在指向后缘的自由端具有变薄的轮廓；通过引入弹性聚合物(40)在横向侧翼的自由端局部地补充该粘合接头，所述弹性聚合物(40)以固体颗粒(42)形式引入到粘合接头并在聚合阶段粘合到气动表面和/或横向侧翼的自由端。

背景技术

本发明的领域是涡轮发动机，更具体地，由纤维增强的有机基质复合材料制成的风扇叶片的领域，所述风扇叶片的前缘包括金属结构增强件，并且本发明更具体地涉及一种将该金属结构增强件附接到所述叶片的复合材料叶片的工艺。

应该记得，前缘对应于翼型的前部，所述翼型面对气流并将气流划分成下部气流和上部气流。相比之下，后缘对应于翼型的后部，上部气流和下部气流在所述后缘相遇。

涡轮发动机叶片，特别地风扇叶片，受到相当大的应力，特别是机械应力。同样，如本申请的申请人提交的申请EP1908919所提及的，由复合材料制成的风扇叶片配备有金属结构增强件是众所周知的，所述增强件在翼型的全部高度上延伸并遵循前缘的形状。这种金属结构增强件在异物(例如在起飞或着陆过程中的鸟、冰雹甚至石头)对鼓风机的撞击过程中保护该复合材料叶片。

常规地，金属结构增强件是一种由从简单的金属棒获得的预制件制成并由一系列的锻造步骤制成的钛合金金属部件，特别地如同样由本申请的申请人提交的申请FR2961866中所述，所述钛合金金属部件然后使用环氧粘合接头((adhesive joint))接合到风扇叶片的前缘，所述环氧粘合接头在23℃下的性质如下：杨氏模量1GpaE5Gpa；断裂应力σb10MPa；断裂应变εb10％。

然而，这些撞击与叶片上的机械载荷相对应，并通过边缘效应在位于金属结构增强件的端部下部的粘合剂中产生应力集中，这有助于脱粘的开始，所述脱粘然后将在金属结构增强件的下部更广泛地传播。这些脱粘也可能在其他撞击过程中或在振动疲劳载荷下继续传播，所述振动疲劳载荷通过纤维/基质分离导致分层、纤维断裂或损坏的风险。

受损的风扇叶片必须在维修操作过程中维修或甚至替换，这对集成有所述的涡轮发动机的飞行器的可用性造成重大影响。

发明内容和概述

在这种情况下，本发明旨在通过提出一种涡轮发动机叶片补偿当前接合的结构增强件的上述缺点，所述涡轮发动机叶片包括金属结构增强件，当异物撞击风扇时，所述金属结构增强件的端部脱粘明显地减少。

通过一种涡轮发动机叶片实现了该目的，所述涡轮发动机叶片具有以下气动表面：其沿第一方向在前缘和后缘之间，以及沿基本垂直于所述第一方向的第二方向在叶片根部和叶片尖端之间延伸，以及所述涡轮发动机叶片具有金属结构增强件，所述气动表面由纤维增强的有机基质复合材料制成，所述金属结构增强件通过粘合接头接合到所述前缘，所述金属结构增强件遵循所述前缘的形状，并且在其整体高度上具有基本V形的截面，所述V形截面的底部延伸有两个横向侧翼，所述横向侧翼在指向所述后缘的自由端处具有变薄轮廓，其特征在于，通过引入弹性聚合物在所述横向侧翼的所述自由端局部地补充所述粘合接头，所述弹性聚合物以固体颗粒形式引入到所述粘合接头并在聚合阶段粘合到所述气动表面和/或所述横向侧翼的所述自由端。

因此，通过软化在增强件端部的粘合接缝(adhesive bond)，弹性聚合物的添加避免了与现有技术方案中存在的刚性接缝相关联的脱粘。

有利地，所述弹性聚合物在23℃下具有以下性质：杨氏模量E≈10MPa；断裂应力σb10MPa；断裂应变εb80％。