[發明專利]加強形狀的復合材料殼體

有效

• 申請號: 201811036130.5
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109458362B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 塞德里克·扎卡蒂;瑪蒂爾德·安內爾·梅麗西亞·索拉特
• 申請（專利權）人: 賽峰航空器發動機
• 主分類號: F04D29/52
• 分類號: F04D29/52
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 宋義興;周偉明

一種由復合材料制成的燃氣輪機殼體(10)，所述殼體呈軸對稱形狀并且沿著軸向方向(DA)包括：上游法蘭(14)；保持區(15)，所述保持區的厚度大于殼體的其余部分；和下游法蘭(16)。殼體(10)在由軸向方向(D_A)和徑向方向(D_R)限定的平面上的截面中具有一輪廓，所述輪廓包括至少第一和第二傾斜部分(17，18)，所述第一和第二傾斜部分(17，18)相對于彼此和相對于殼體的軸線(A₁₀)傾斜。第一和第二傾斜部分在位于保持區(15)與法蘭(16，14)中的一個之間的一點(S10)處相遇，該點與由第一和第二傾斜部分(17，18)形成的角(β1)的頂點(19)對應。角(β₁)的頂點(19)與殼體的平均半徑(Rm₁₀)之間的距離(d₁₉)在殼體的所述平均半徑的1.5％和4％的范圍內。

技術領域

本發明涉及燃氣渦輪機殼體，更具體地但不排他地涉及用于航空發動機的燃氣渦輪機風扇殼體。

背景技術

在燃氣渦輪機航空發動機中，風扇殼體執行多種功能。特別是，它限定進入發動機的空氣入口通道，其可選地支撐面向風扇葉片尖端的可磨耗材料和/或用于在發動機入口處進行聲學處理的聲波吸收器結構，它結合或支撐一保持罩。

殼體，例如風扇殼體，過去由金屬材料制成，但現在由復合材料制成，即由用有機基體來致密化的復合材料的纖維預制件制成，從而使得能夠制造出部件，當它們由金屬材料制成時，該部件所具有的總重量低于相同部件的總重量，同時還具有至少相等的機械強度，如果不是更大的話。由有機基體復合材料制造的風扇殼體具體在文獻US 8 322 971中描述。

使用由復合材料制成的殼體使得發動機的總重量減小。然而，現今的航空發動機的風扇殼體尺寸越來越大，這會導致剛性問題。具體來說，復合材料殼體需要呈現一些最小水平的剛度，以避免響應對發動機有害的振動激勵，例如，在來自風扇葉片的尾流的頻率超過激勵頻率的情況下，當其固有頻率中的一個與來自葉片的尾流所產生的激勵諧波一致時，殼體進入共振。

在現有技術中，存在用于避免在復合材料殼體中出現的不希望的振動模式的解決方案。如文獻US 2014/212273或文獻WO 2016/146924中具體公開的第一解決方案在于為復合材料殼體提供加強件，該加強件可以添加到其中或與其成為一體。然而，該解決方案導致殼體的總重量顯著增加，特別是當它是大直徑的風扇殼體時。而且，該解決方案實施起來很復雜，因為必須對加強件進行扇形化，并且它們可能在撞擊后脫離。

另一種可能的解決方案是局部地增加殼體的厚度，然而這同樣相當于顯著增加殼體的總重量。

文獻WO 2016/027030中公開的第三種解決方案在于通過為復合材料風扇殼體提供具有Ω形輪廓的部分來加固復合材料風扇殼體。然而，該解決方案導致殼體的整體尺寸和重量的大幅增加。此外，由于殼體的復雜Ω形狀，發現難以在該類型的殼體上制造和安裝設備(例如隔音板，可磨損的盒)。最后，由Ω形部分形成的空腔需要填充材料，從而進一步不利于殼體的總重量。

發明內容

本發明的目的是提出一種復合材料燃氣渦輪機殼體，其具有增加的剛度，并且在不顯著增加殼體的重量和/或尺寸的情況下也這樣。

該目的通過一種由復合材料制成的燃氣渦輪機殼體實現，該燃氣渦輪機殼體包括由基體致密化的增強件，所述殼體呈軸對稱形狀，所述殼體沿著軸向方向包括：上游法蘭；厚度大于殼體的其余部分的保持區；和下游法蘭；殼體的特征在于，在由軸向方向和徑向方向限定的平面上的截面中，其具有一輪廓，所述輪廓包括至少第一和第二傾斜部分，所述第一和第二傾斜部分相對于彼此并且相對于殼體的軸線傾斜，第一和第二傾斜部分在一位于保持區與一個法蘭之間的點處相交，所述點對應于由第一和第二傾斜部分形成的一角的頂點，在該角的頂點與殼體的平均半徑之間的距離位于殼體的所述平均半徑的1.5％至4％的范圍內。