[發(fā)明專利]用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料面板的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710024630.6
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN107060911B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝銘
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D25/24
• 分類號: F01D25/24
• 代理公司: 72001 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 嚴(yán)志軍;李強(qiáng)

本發(fā)明涉及用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料面板的方法及系統(tǒng)。提供了用于風(fēng)扇組件(114)的復(fù)合材料面板結(jié)構(gòu)(312)。風(fēng)扇組件(114)包括圍繞風(fēng)扇盤(242)周向地隔開的多個葉片(240)。多個葉片(240)中的各葉片(240)從盤(242)徑向地向外延伸至葉片尖端(302)。風(fēng)扇殼體組件(306)為多個葉片(240)限界。風(fēng)扇殼體組件(306)包括：徑向外部罩殼(116)，包括徑向內(nèi)側(cè)(310)；內(nèi)部結(jié)構(gòu)(308)，包括沿著徑向內(nèi)側(cè)(310)延伸的內(nèi)表面(314)；以及復(fù)合材料面板結(jié)構(gòu)(312)，包括內(nèi)表面(304)，并且，沿著內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)表面(314)周向地延伸。復(fù)合材料面板結(jié)構(gòu)(312)包括僅部分地沿著復(fù)合材料面板結(jié)構(gòu)(312)中的周向路徑(404)、軸向路徑(406)以及對角線路徑(408)中的至少一者延伸的短纖維絲束(400)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開的領(lǐng)域大致涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，且更具體而言，涉及用于配設(shè)(tailoring)采用短纖維的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料面板的面內(nèi)特性的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

至少一些已知的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)包括旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝到軸，并且，被護(hù)罩和/或罩殼環(huán)繞，護(hù)罩和/或罩殼提供通過燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)支撐和空氣導(dǎo)流。例如，比如風(fēng)扇葉片、壓縮機(jī)以及渦輪之類的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件與非常接近于護(hù)罩或罩殼而行進(jìn)的相應(yīng)的構(gòu)件的尖端一起旋轉(zhuǎn)。在例如鳥類被吸入至燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中之類的一些事件的期間，葉片可能接觸護(hù)罩或罩殼。這樣的事件典型地造成對護(hù)罩或罩殼和葉片的損傷。損傷還可能導(dǎo)致燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)以較弱的能力操作，使修復(fù)成為必要。為了促進(jìn)減輕這樣的損傷且可能地預(yù)先阻止即時修復(fù)的必要性，一些護(hù)罩或罩殼裝備有可磨損面板，可磨損面板為比如風(fēng)扇葉片之類的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件中的至少一些限界。可磨損面板用來形成風(fēng)扇組件的流動路徑的一部分。然而，在葉片接觸風(fēng)扇罩殼的可磨損面板的事件的期間，可磨損材料至少部分地彎曲，使對風(fēng)扇葉片的損傷最小化。可磨損面板設(shè)計成相對容易替換或修復(fù)，以致于使事件后的修復(fù)罩殼的總維護(hù)時間最小化。萬一發(fā)生較大的轉(zhuǎn)子不平衡且風(fēng)扇葉片接觸可磨損面板后面的風(fēng)扇罩殼構(gòu)件，則風(fēng)扇罩殼中的這些構(gòu)件可能未配置成充分地彎曲而防止對風(fēng)扇葉片的損傷。風(fēng)扇罩殼中的這些構(gòu)件通常形成為相對牢固且/或堅硬。雖然這些強(qiáng)度和剛度的特性在許多實例中可能是理想的，但在其他實例中可能是不利的。

發(fā)明內(nèi)容

在一個方面，風(fēng)扇組件包括：多個葉片，圍繞風(fēng)扇盤周向地隔開，多個葉片中的各葉片從該盤徑向地向外延伸至葉片尖端；和風(fēng)扇殼體組件，為多個葉片限界。風(fēng)扇殼體組件包括：徑向外部罩殼，包括徑向內(nèi)側(cè)；內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)表面和沿著徑向內(nèi)側(cè)延伸的蜂窩層；以及復(fù)合材料面板結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)表面，并且，沿著內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)表面周向地延伸。復(fù)合材料面板結(jié)構(gòu)包括僅部分地沿著復(fù)合材料面板結(jié)構(gòu)中的周向路徑、軸向路徑以及對角線路徑中的至少一者延伸的碳纖維、玻璃纖維以及芳族聚酸胺纖維中的至少一者的短纖維絲束。

在另一方面，制備帶有具有多個長度和取向的短纖維絲束的復(fù)合材料面板結(jié)構(gòu)的方法包括，形成多個短纖維絲束的多個層，其中，各短纖維絲束具有小于大約十二英寸的長度。各短纖維絲束沿著復(fù)合材料面板結(jié)構(gòu)沿軸向方向、周向方向以及對角線方向中的至少一者取向。各層中的至少一些短纖維絲束與同一層或相鄰層中的其他短纖維絲束端對端地鄰接。

在又一方面，渦扇發(fā)動機(jī)包括核心發(fā)動機(jī)和風(fēng)扇組件，核心發(fā)動機(jī)包括多級壓縮機(jī)，風(fēng)扇組件包括：風(fēng)扇，由通過核心發(fā)動機(jī)中所生成的氣體而驅(qū)動的動力渦輪來提供動力；多個葉片，圍繞風(fēng)扇盤周向地隔開，多個葉片中的各葉片從盤徑向地向外延伸至葉片尖端；以及風(fēng)扇殼體組件，為多個葉片限界。風(fēng)扇殼體組件包括：徑向外部罩殼；內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括沿著外部罩殼的徑向內(nèi)側(cè)延伸的蜂窩層；以及復(fù)合材料面板結(jié)構(gòu)，圍繞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面周向地延伸，復(fù)合材料面板結(jié)構(gòu)包括僅部分地沿著復(fù)合材料面板結(jié)構(gòu)中的周向路徑、軸向路徑以及對角線路徑中的至少一者延伸的短纖維絲束。

本發(fā)明還提供了以下技術(shù)方案。

技術(shù)方案1．一種風(fēng)扇組件，包括：

多個葉片，圍繞風(fēng)扇盤周向地隔開，所述多個葉片中的各葉片從所述盤徑向地向外延伸至葉片尖端；和