[發明專利]一種葉片

有效

• 申請號: 201210408707.7
• 申請日: 2012-10-23
• 公開（公告）號: CN103775136A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 韓秀峰;張露;錢凌翼
• 申請（專利權）人: 中航商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: F01D9/02
• 分類號: F01D9/02;B23K20/12
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 樓仙英;徐年康

技術領域

本發明涉及一種葉片，尤其涉及一種既能夠減輕重量又能夠保持足夠的抗外物打擊強度的航空發動機的風扇出口導向葉片。

背景技術

航空發動機的風扇出口導向葉片位于風扇葉片之后，連接分流環和中介機匣外環，用來消除風扇排出的旋流，并且使氣流沿著涵道流出，起到校正氣流方向的作用，同時，風扇出口導向葉片有一定的傾斜角度，這樣氣流在流過出口導向葉片時可以增加一定推力；另一方面，在現代高涵道比渦扇發動機中，風扇出口導向葉片還可以起到降低噪聲的作用，例如，在GE90發動機中，通過選擇風扇出口導向葉片的葉片數，使之能夠截斷風扇葉片通過頻率成份的噪聲模態向下游的傳播，從而實現了減噪的作用。

風扇出口導向葉片屬于靜止件，且僅承受氣動力，無其它外力，其性能要求具有抗振顫、抗沖擊損傷性。因此，為了減重，風扇出口導向葉片可以采用輕質合金制造，例如，CFMI公司的CFM56-3發動機風扇出口導向葉片為實心鋁合金鍛件制成。GE90發動機中，風扇出口導向葉片由7075實心鍛件制成，長約750mm、寬約350mm。

隨著航空發動機經濟性要求的不斷提高，要求發動機在保持優良性能的同時降低重量，因此，目前先進的航空發動機風扇出口導向葉片也開始選用復合材料。

采用復合材料制備風扇出口導向葉片時，為了保證抗沖擊能力，必須在前緣采用金屬包邊才能滿足發動機的需要。IAE公司的V2500發動機風扇出口導向葉片采用玻璃纖維增強的復合材料制造。這些葉片的抗外物損傷能力、抗振動特性、抗腐蝕性和結構完整性已經得到驗證。

綜上所述，傳統的鋁合金實心結構雖然能夠滿足強度以及加工的要求，但是重量相對復合材料較重。復合材料風扇出口導向葉片具有降低重量的優勢，但是復合材料葉片的加工成型方法還不夠成熟，并且由于增加了金屬包邊，金屬包邊與復合材料葉片的連接工藝較復雜，在一定程度上降低了葉片的使用安全性和可靠性，且加工成型方法還不夠成熟。

發明內容

為此，如何在減輕風扇出口導向葉片重量的同時提高其安全性和可靠性成為亟需解決的技術問題。

針對上述技術問題，本發明提供了一種葉片，其包括：葉片本體，其從前緣延伸到后緣以形成壓力面和吸力面，所述葉片本體在所述吸力面和所述壓力面的其中之一側開設有凹進部分；多個加強柱，其一端固定在所述凹進部分中；蓋體，其與所述多個加強柱的另一端固定并封閉所述凹進部分，所述蓋體的外表面形成為被開設有所述凹進部分的吸力面或壓力面的一部分。

優選地，所述凹進部分內還固定有至少一個大致從所述前緣向所述后緣延伸的加強筋。

優選地，所述多個加強柱通過攪拌摩擦點焊與所述蓋體的內表面固接。

更優選地，所述攪拌摩擦點焊為回填式攪拌摩擦點焊或無攪拌針式攪拌摩擦點焊。

更優選地，所述多個加強柱的每一個的直徑與進行攪拌摩擦點焊的攪拌頭的直徑的比值為0.8～1.2。

優選地，所述葉片本體環繞所述凹進部分形成有接合區域，其用于當所述蓋體封閉所述凹進部分時定位所述蓋體。

更優選地，所述蓋體與所述葉片本體通過攪拌摩擦點焊固接。

優選地，所述多個加強柱是通過機械銑或化學銑或電解加工形成的。

優選地，所述葉片為鋁合金制成的。

可選擇地，所述葉片為航空發動機的風扇出口導向葉片。

本發明具有如下技術效果：

相比于現有的空心風扇出口導向葉片，本發明的葉片采用了帶加強柱的空心葉片，一方面空心結構使葉片重量得以減輕，另一方面附設的加強柱又可以提高葉片的強度。另外，加強筋結構又可以進一步地提高葉片的強度。再者，采用攪拌摩擦點焊的方式對加強柱和蓋體進行連接時，攪拌頭會對其作用的材料及其表面產生晶粒細化作用，藉此，可以提高葉片的抗外物打擊強度以及葉片的抗疲勞強度。空心葉片的制造工藝簡單可靠。攪拌摩擦點焊相對于傳統的焊接方法有以下優點：工藝參數少，工藝質量穩定；焊縫可保留母材的鍛態組織，焊接接頭性能好；無裂紋產生；節約能源。同時，此發明設計能夠有效地降低葉片的重量，并且能夠保持足夠的抗外物打擊強度。另一方面，本發明的設計構型及成型方法相對于復合材料來說，最大的優點在于葉片的使用安全性得到很大的提高，并且避免了金屬包邊與復合材料的連接，且工藝相對成熟，可靠性得到提高。

附圖說明

為了解釋本發明，將在下文中參考附圖描述其示例性實施方式，附圖中：

圖1a示意性地示出了根據本發明的一種實施方式的葉片的透視圖；