[实用新型]复材风扇叶片及其前缘金属加强边

说明书

本实用新型涉及一种前缘金属加强边，用于包括复材本体的复材风扇叶片，其中，中心板条设置在复材本体的前缘侧，并且沿厚度方向具有分别位于上侧和下侧的板条上侧面和板条下侧面；上翼缘板具有光滑接续的第一下表面和第二下表面，第一下表面与复材本体的上表面连接，第二下表面与板条上侧面连接；下翼缘板具有光滑接续的第一上表面和第二上表面，第一上表面与复材本体的下表面连接，第二上表面与板条下侧面连接。本实用新型还提供一种包括前述前缘金属加强边的复材风扇叶片。上述前缘金属加强边可以降低对工艺质量的要求，提高成品率。

技术领域

本实用新型涉及一种复材风扇叶片，更特别地，涉及一种用于复材风扇叶片的前缘金属加强边。

背景技术

复合材料风扇叶片也简称复材风扇叶片，作为商用航空发动机的关键部件之一，可以有效地降低航空发动机的重量，满足新一代商用航空发动机“低噪声、低污染、低成本”的要求，从而提高发动机市场竞争力。然而，由于碳纤维复合材料本身抗鸟撞冲击、抗冲刷及腐蚀等能力较金属差，且在高速旋转过程中容易产生开裂分层，因此，目前GE、CFM等公司成功应用的复材风扇叶片均采用金属加强边或金属包边。

商用发动机复材风扇叶片尺寸大、截面叶型薄、叶型扭角大、叶型型面复杂，决定了金属加强边薄壁弯扭的结构特点。特别地，复材风扇叶片中涉及的前缘金属加强边不仅需要提供保护作用，还需要提供抗鸟撞功能，因此被设计为整体带锥度鼻端，截面的“V”型槽深宽比大且槽的两翼薄，“V”型槽开口窄，如图1所示。

目前只能通过数控加工方式实现前缘金属加强边一次成形，但内腔狭小的空间及零件整体扭曲严重，因而制造难度大，制造效率低，零件成品率低，制造成本高。而激光熔融3D打印技术、翼缘与前缘实体焊接技术和对半扩散焊焊接技术制造的前缘金属加强边均在鸟撞载荷引起的前缘最大拉压应力或剪切应力位置存在工艺薄弱区域，造成成品率很低甚至工艺方案失败。所以，复材风扇叶片的前缘金属加强边的制造攻关仍然是一项全新的挑战。

本实用新型意在提供一种用于复材风扇叶片的前缘金属加强边结构，可以降低对工艺质量的要求，提高成品率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于复材风扇叶片的前缘金属加强边，可以降低对工艺质量的要求，提高成品率。

本实用新型提供一种前缘金属加强边，用于包括复材本体的复材风扇叶片，其中，中心板条设置在所述复材本体的前缘侧，并且沿厚度方向具有分别位于上侧和下侧的板条上侧面和板条下侧面；上翼缘板，具有光滑接续的第一下表面和第二下表面，所述第一下表面与所述复材本体的上表面连接，所述第二下表面与所述板条上侧面连接；下翼缘板，具有光滑接续的第一上表面和第二上表面，所述第一上表面与所述复材本体的下表面连接，所述第二上表面与所述板条下侧面连接。

在一个实施方式中，所述上翼缘板的下表面是平直表面，并且包括所述第一下表面和所述第二下表面；和/或，所述下翼缘板的上表面是平直表面，并且包括所述第一上表面和所述第二上表面。

在一个实施方式中，所述第二下表面与所述板条上侧面通过扩散焊连接；和/或，所述第二上表面与所述板条下侧面通过扩散焊连接。

在一个实施方式中，所述第二下表面与所述板条上侧面采用胶接工艺加局部钻孔铆焊工艺来连接；和/或，所述第二上表面与所述板条下侧面采用胶接工艺加局部钻孔铆焊工艺来连接。

在一个实施方式中，所述前缘金属加强边采用钛合金。

在一个实施方式中，所述中心板条的上侧是靠近压力面一侧，下侧是靠近吸力面一侧；所述上翼缘板的厚度大于所述下翼缘板的厚度。

在一个实施方式中，所述板条上侧面和所述板条下侧面平行。

在一个实施方式中，所述中心板条的靠近所述复材本体的后侧面为朝向前缘侧凹陷的内凹面。

本实用新型还提供一种复材风扇叶片，包括前述的前缘金属加强边。