[發(fā)明專利]具有復(fù)合芯和波狀壁后緣覆層的風(fēng)扇葉片

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210557747.8
• 申請(qǐng)日: 2012-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN103174676A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N.J.克雷;D.E.莫爾曼;D-J.辛;T.H.伍德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F04D29/32
• 分類號(hào): F04D29/32;F04D29/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)式機(jī)械和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子翼型件，尤其涉及復(fù)合轉(zhuǎn)子和定子翼型件。

背景技術(shù)

航空器渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和其他種類的旋轉(zhuǎn)式機(jī)械包括將氣流引導(dǎo)向下游的固定翼型件和旋轉(zhuǎn)翼型件。因此，尾流可被產(chǎn)生并且引導(dǎo)向下游，在下游處尾流可撞擊在翼型件下游的物體。尾流撞擊可產(chǎn)生不受歡迎的噪聲和/或空氣力學(xué)負(fù)載。討厭的噪聲可由于上游旋轉(zhuǎn)翼型件尾跡撞擊于旋轉(zhuǎn)翼型件下游的定子或轉(zhuǎn)子構(gòu)件或者上游定子翼型件尾跡撞擊于定子翼型件下游的旋轉(zhuǎn)翼型件而產(chǎn)生。

這樣的尾流的產(chǎn)生可導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)性能和發(fā)動(dòng)機(jī)效率的損失。尾流幅度的減少可降低尾跡撞擊下游物體時(shí)產(chǎn)生的噪聲和空氣力學(xué)負(fù)載。在由Trevor?Howard?Wood等人完成、并于2011年12月27日公開并通過參考而并入本文的標(biāo)題為“AIRFOILS?FOR?USE?IN?ROTARY?MACHINES?AND?METHOD?FOR?FABRICATING?SAME”的美國專利第8,083,487號(hào)中，公開了一種被設(shè)計(jì)用于降低尾流的幅度和/或相干性、噪聲和空氣力學(xué)負(fù)載的翼型件。該翼型件包括在前緣和后緣處聯(lián)接在一起的吸力側(cè)和壓力側(cè)，其中翼型件包括各在后緣和前緣之間延伸的多個(gè)第一和第二弦區(qū)段，其中第一弦區(qū)段中的至少一個(gè)在后緣處從翼型件的壓力側(cè)向外延伸，并且第二弦區(qū)段中的至少一個(gè)在后緣處從翼型件的吸力側(cè)向外延伸。翼型件的特定實(shí)施例是波狀翼型件或者鋸齒形翼型件。

特別對(duì)于大型發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片，復(fù)合風(fēng)扇葉片已被開發(fā)用于航空器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)以減少重量和成本。大型發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合寬弦風(fēng)扇葉片提供相對(duì)具有標(biāo)準(zhǔn)弦風(fēng)扇葉片的大型發(fā)動(dòng)機(jī)的顯著重量節(jié)約。本文中使用的術(shù)語“復(fù)合”可被定義為包含加強(qiáng)物的材料，加強(qiáng)物例如是支持在粘合劑或者基體材料中的纖維或者顆粒。復(fù)合物包括金屬和非金屬復(fù)合物。風(fēng)扇的復(fù)合風(fēng)扇葉片的一個(gè)特別有用的實(shí)施例由單向帶材和環(huán)氧樹脂基體制成。本文中公開的復(fù)合風(fēng)扇葉片和其他翼型件可包括由包含嵌入樹脂材料(例如環(huán)氧樹脂、PMR15、BMI、PEEU等)的纖維(例如碳質(zhì)、二氧化硅、金屬、金屬氧化物或者陶瓷纖維)的材料制成的非金屬型復(fù)合材料。更特殊的材料包括纖維，該纖維單向地排列為如下帶，其浸漬有樹脂，成形為零件形狀，并且通過壓熱(autoclaving)處理或者加壓模制固化，以成形為其內(nèi)具有疊層的輕量、剛性、相對(duì)均質(zhì)的的制品。

極為需要提供輕量且堅(jiān)固的航空器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片，其還降低尾流幅度、噪聲和空氣力學(xué)負(fù)載。

發(fā)明內(nèi)容

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)翼型件包括：弦向隔開的前緣和后緣；壓力側(cè)和吸力側(cè)，其在翼展方向上從翼型件基部向外延伸至翼型件尖部；由覆層材料制成的后緣覆層，其結(jié)合至由復(fù)合材料制成的復(fù)合芯，其中覆層材料與復(fù)合材料相比更不易碎，復(fù)合芯包括中央芯部，其從前緣部弦向向下游延伸至復(fù)合芯的后緣部，并且后緣覆層包括波狀壁和后緣。

翼型件可包括：后緣覆層的壓力側(cè)翼和吸力側(cè)翼，其分別結(jié)合至復(fù)合芯的后緣部的壓力側(cè)表面和吸力側(cè)表面。波狀壁的波紋可正交于并且遠(yuǎn)離壓力和吸力側(cè)表面而延伸。金屬后緣覆層可包括在翼展方向上延伸的波狀壓力和吸力側(cè)后緣防護(hù)件(guard)，其包括波狀壁的波紋。

防腐蝕涂層(erosion?coating)可用于覆蓋復(fù)合芯，并且抵靠并隱藏在后緣覆層的壓力側(cè)翼和吸力側(cè)翼上的面向前方的臺(tái)階。備選地，槽口(rebate)可延伸入復(fù)合芯并且隱藏臺(tái)階。

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片可包括翼型件，其從葉片的平臺(tái)向外延伸。葉片可包括根部，其從平臺(tái)向內(nèi)延伸并且根部可包括整體燕尾件。

附圖說明

在接下來的說明中，結(jié)合附圖解釋本發(fā)明的前述方面和其他特征，其中：

圖1是航空器渦輪風(fēng)扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示范實(shí)施例的縱向局部剖視圖和縱向局部概略圖，該發(fā)動(dòng)機(jī)帶有具有金屬波狀壁后緣的復(fù)合芯風(fēng)扇葉片。

圖2是圖1中示出的復(fù)合芯風(fēng)扇葉片的立體圖。

圖3是通過圖2中的3-3取得的葉片的復(fù)合芯后緣和金屬后緣的橫截面概略圖。

圖4是圖3中示出的葉片的復(fù)合芯后緣和金屬后緣的第一備選實(shí)施例的橫截面圖。

圖5是圖3中示出的葉片的復(fù)合芯后緣和金屬后緣的第二備選實(shí)施例的橫截面圖。

具體實(shí)施方式