[發明專利]具有金屬強度的復合翼型件

有效

• 申請號: 201810419455.5
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108825548B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: N.賈因;S.錢德拉塞卡;R.馬里帕利;N.J.克雷;林玫玲
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F04D29/02
• 分類號: F04D29/02;F04D29/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 吳俊;譚祐祥

層合復合翼型件組件包括：第一薄層，所述第一薄層由包括金屬纖維的預浸材料形成；和至少第二薄層，所述第二薄層由預浸材料形成，所述預浸材料包括與碳纖維混合的金屬纖維，僅金屬纖維，僅碳纖維，包括金屬纖維的基材，包括碳纖維的基材及其組合中的至少一種。

技術領域

本公開的領域整體上涉及燃氣渦輪風扇發動機，并且更具體地涉及包括具有金屬強度的復合翼型件的燃氣渦輪風扇發動機。

背景技術

用于渦輪風扇的至少一些已知的翼型件組件或風扇葉片，例如在航空器發動機中實施的那些，使用諸如碳纖維層的復合部件形成。由碳纖維制造的這些層合翼型件中的至少一些包括在制造翼型件之后與其聯接的一個或多個金屬片。例如，至少一些已知的碳纖維風扇葉片包括聯接到葉片的前緣的金屬片，以便增加風扇葉片的沖擊能力。但是，這些金屬片增加了每個翼型件的重量。由于降低發動機重量是航空器發動機設計中不變的驅動因素，所以在利用金屬部件提供的附加強度的同時減少翼型件的重量將是有益的。

發明內容

在一個方面中，提供了層合復合翼型件組件。翼型件組件包括：第一薄層，所述第一薄層由包括金屬纖維的預浸材料(pre-preg material)形成；和至少第二薄層，所述至少第二薄層由預浸材料形成，所述預浸材料包括與碳纖維混合的金屬纖維，僅金屬纖維，僅碳纖維，包括金屬纖維的基材，包括碳纖維的基材及其組合中的至少一種。

翼型件組件可以包括附加的，更少的和/或替代的元件。在一些實施例中，金屬纖維包括退火鋼，鎳合金，鎳和鉻合金，鈦，鎢及其組合中的至少一種。在一些實施例中，第二薄層由與第一薄層不同的預浸材料形成。在一些實施例中，第一薄層由包括沿第一方向取向的金屬纖維的預浸材料形成，并且第二薄層由包括沿第二方向取向的碳纖維的預浸材料形成。第一薄層可以由包括沿第一方向取向的單向金屬纖維的預浸材料形成，并且第二薄層可以由包括沿第二方向取向的單向碳纖維的預浸材料形成。在一些實施例中，第一薄層和第二薄層中的一個由預浸材料形成，所述預浸材料包括沿第一方向取向的單向碳纖維和與碳纖維交叉的金屬纖維。在其他實施例中，翼型件組件包括由預浸材料形成的多個薄層，包括第一薄層和第二薄層，并且多個薄層的薄層子集由包括碳纖維的預浸材料形成。翼型件組件還可以包括延伸到多個薄層的子集中的金屬線。金屬線可以以2.5D構造延伸到多個薄層的子集中，或者金屬線可以以3D構造延伸到多個薄層的子集中。

在另一方面中，提供了形成層合復合翼型件組件的方法。該方法包括：提供由包括金屬纖維的預浸材料形成的第一薄層；以及將第二薄層定位在第一薄層附近，第二薄層由預浸材料形成，所述預浸材料包括與碳纖維混合的金屬纖維，僅金屬纖維，僅碳纖維，包括金屬纖維的基材，包括碳纖維的基材及其組合中的至少一種。該方法還包括固化至少第一薄層和第二薄層以形成層合復合翼型件組件。

該方法可以包括額外的，更少的和/或替代的步驟。例如，在一些實施例中，提供第一薄層包括提供由包括沿第一方向取向的金屬纖維的預浸材料形成的第一薄層，并且定位第二薄層包括定位由包括沿第二方向取向的碳纖維的預浸材料形成的第二薄層。在一些實施例中，層合復合翼型件組件包括由預浸材料形成的多個薄層，包括第一薄層和所述第二薄層，并且其中所述多個薄層的薄層子集包括由包括碳纖維的預浸材料形成的薄層，所述方法還包括將金屬線穿入所述多個薄層的子集中。將金屬線穿入多個薄層的子集中可以包括以2.5D構造將金屬線穿入，或者將金屬線穿入多個薄層的子集中可以包括以3D構造將金屬線穿入。

在另一方面中，提供了發動機。該發動機包括核心發動機和由核心發動機提供動力的風扇。風扇包括至少一個層合復合翼型件組件。層合復合翼型件組件包括：第一薄層，所述第一薄層由包括金屬纖維的預浸材料形成；和至少第二薄層，所述至少第二薄層由預浸材料形成，所述預浸材料包括與碳纖維混合的金屬纖維，僅金屬纖維，僅碳纖維，包括金屬纖維的基材，包括碳纖維的基材及其組合中的至少一種。