[發明專利]葉片包容結構

在審

• 申請號: 201910603524.2
• 申請日: 2019-07-05
• 公開（公告）號: CN110685957A
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 納加莫漢·戈文哈利·普拉巴卡爾;馬諾·庫馬爾·杰因;尼泰什·杰因;烏瑪·馬赫斯瓦·多馬拉;尼古拉斯·約瑟夫·克雷
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F04D29/52
• 分類號: F04D29/52;F04D29/02
• 代理公司: 31300 上海華誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 肖華

公開了一種在渦扇發動機中圍繞風扇的葉片包容結構。葉片包容結構包括：網格狀材料，用來吸收能量并且包容向外拋出的葉片的片段；內殼；可延展背板，從內殼徑向向外間隔開，可延展背板和內殼配合以限定用于網格狀材料的容置區域，其中，網格狀材料在其徑向內表面處通過內殼界定且在其外表面處通過可延展背板界定；和包容覆蓋物，覆蓋在可延展背板上，包容覆蓋物是有效地包容貫穿可延展背板的葉片的片段的類型。

技術領域

本發明大體涉及一種圍繞渦輪機械轉子的包容結構。更特別地，本發明涉及一種風扇葉片包容結構，其包括用于在損壞之后保持渦扇飛行器發動機的風扇的密封區域中的結構強度的手段。

背景技術

風扇包括具有大、重的旋轉葉片的轉子，并且定位在渦扇發動機的前端處，以迫使外圍空氣進到流動通道中，以提供推力。由于風扇位于渦扇發動機的前端處，所以，旋轉元件最容易受到損壞或災難性故障，例如，因攝入異物碎片(“FOD”)，諸如，鳥撞擊。鳥撞擊可能損壞風扇，并且在極端情況下，可能逐出風扇的一個以上片段或整個葉片。

出于實踐和規定的原因，必須提供包容結構，防止損壞的風扇葉片或其片段離開發動機艙室并損壞飛行器的其他零件或者傷害乘員。

在一些情境中，存在“飛回家”要求；即，會要求渦扇發動機在葉片脫落事件之后繼續作用，或者，至少沒有被損壞到使得飛行器不能在航班的剩余時間內飛行。這是結構上的挑戰，因為當一個葉片丟失時，大且重的風扇轉子存在巨大的不平衡。

各種類型的包容是舊的和公知的，典型地，包括圍繞風扇葉片的尖端的環狀材料帶，用于在它們能穿出發動機并導致對飛行器或周圍區域的進一步損壞之前截住片段。一種常規類型是“硬壁”，其只是厚度足夠到防止葉片離開的金屬結構，諸如鋼。不幸的是，這種金屬結構可能很重，這與對于輕質飛行器結構的期望相反。另一常規類型是“軟壁”，其使用包括彈道織物，諸如芳綸纖維(如，KEVLAR)的結構，以低重量提供足夠強度。

一種典型的軟壁包容結構是環狀的，即，是繞著渦扇發動機的中心線軸線的回轉體，并包括內殼、網格狀材料、“背板”和彈道織物層，諸如芳綸纖維(如，KEVLAR)，內殼可以稱作“風扇殼體”，網格狀材料包含由薄分離壁所限定的大的單元格陣列。

內殼的內表面形成流路邊界，旋轉風扇葉片的尖端非常接近于內表面。內殼可以包含可磨耗材料，如果在正常發動機操作期間風扇葉片尖端意外地接觸內殼，則可磨耗材料起作用以犧牲性地摩擦掉。

最典型地，網格狀材料的單元格可能是六角形的，這樣該材料常常稱之為“蜂窩”。用于單元格壁的典型材料是鋁片材，其形成為適當的形狀并且粘合性地結合或釬焊在一起。蜂窩的目的是用作輕質能量吸收袋，并且例如利用粘合劑粘合到內殼。

在現有技術中，背板可能是諸如聚合物基質復合物(“PMC”)的材料。典型的復合物系統可能是環氧基質中的碳纖維。背板的目的是形成蜂窩的輔助結構，并且例如利用粘合劑粘合到其上。典型地，彈道織物層包括彈道織物的多個裹層。已知不同數量的層、編織圖案等。

操作時，可以了解，在葉片脫落事件期間，有可能內殼、蜂窩和/或背板將被部分損壞或被破壞，而彈道織物形成最后的止住物。

現有技術的問題是，PMC復合背板是伸長率相對較小以致最終故障的脆性材料。這可能導致前柱形凸緣和后柱形凸緣與錐形/傾斜區段之間的大孔和/或周向開裂。因為PMC材料是脆性的，所以，開裂會容易擴展360°，損害軟壁包容結構的結構完整性。

發明內容

上述問題中的至少一個通過具有可延展、金屬背板的軟壁包容結構來解決。