[发明专利]具有复合芯和波状壁后缘覆层的风扇叶片

说明书

技术领域

本发明涉及旋转式机械和燃气涡轮发动机的转子和定子翼型件，尤其涉及复合转子和定子翼型件。

背景技术

航空器涡轮发动机和其他种类的旋转式机械包括将气流引导向下游的固定翼型件和旋转翼型件。因此，尾流可被产生并且引导向下游，在下游处尾流可撞击在翼型件下游的物体。尾流撞击可产生不受欢迎的噪声和/或空气力学负载。讨厌的噪声可由于上游旋转翼型件尾迹撞击于旋转翼型件下游的定子或转子构件或者上游定子翼型件尾迹撞击于定子翼型件下游的旋转翼型件而产生。

这样的尾流的产生可导致发动机性能和发动机效率的损失。尾流幅度的减少可降低尾迹撞击下游物体时产生的噪声和空气力学负载。在由Trevor Howard Wood等人完成、并于2011年12月27日公开并通过参考而并入本文的标题为“AIRFOILS FOR USE IN ROTARY MACHINES AND METHOD FOR FABRICATING SAME”的美国专利第8,083,487号中，公开了一种被设计用于降低尾流的幅度和/或相干性、噪声和空气力学负载的翼型件。该翼型件包括在前缘和后缘处联接在一起的吸力侧和压力侧，其中翼型件包括各在后缘和前缘之间延伸的多个第一和第二弦区段，其中第一弦区段中的至少一个在后缘处从翼型件的压力侧向外延伸，并且第二弦区段中的至少一个在后缘处从翼型件的吸力侧向外延伸。翼型件的特定实施例是波状翼型件或者锯齿形翼型件。

特别对于大型发动机的叶片，复合风扇叶片已被开发用于航空器燃气涡轮发动机以减少重量和成本。大型发动机复合宽弦风扇叶片提供相对具有标准弦风扇叶片的大型发动机的显著重量节约。本文中使用的术语“复合”可被定义为包含加强物的材料，加强物例如是支持在粘合剂或者基体材料中的纤维或者颗粒。复合物包括金属和非金属复合物。风扇的复合风扇叶片的一个特别有用的实施例由单向带材和环氧树脂基体制成。本文中公开的复合风扇叶片和其他翼型件可包括由包含嵌入树脂材料(例如环氧树脂、PMR15、BMI、PEEU等)的纤维(例如碳质、二氧化硅、金属、金属氧化物或者陶瓷纤维)的材料制成的非金属型复合材料。更特殊的材料包括纤维，该纤维单向地排列为如下带，其浸渍有树脂，成形为零件形状，并且通过压热(autoclaving)处理或者加压模制固化，以成形为其内具有叠层的轻量、刚性、相对均质的的制品。

极为需要提供轻量且坚固的航空器燃气涡轮发动机风扇叶片，其还降低尾流幅度、噪声和空气力学负载。

发明内容

燃气涡轮发动机翼型件包括：弦向隔开的前缘和后缘；压力侧和吸力侧，其在翼展方向上从翼型件基部向外延伸至翼型件尖部；由覆层材料制成的后缘覆层，其结合至由复合材料制成的复合芯，其中覆层材料与复合材料相比更不易碎，复合芯包括中央芯部，其从前缘部弦向向下游延伸至复合芯的后缘部，并且后缘覆层包括波状壁和后缘。

翼型件可包括：后缘覆层的压力侧翼和吸力侧翼，其分别结合至复合芯的后缘部的压力侧表面和吸力侧表面。波状壁的波纹可正交于并且远离压力和吸力侧表面而延伸。金属后缘覆层可包括在翼展方向上延伸的波状压力和吸力侧后缘防护件(guard)，其包括波状壁的波纹。

防腐蚀涂层(erosion coating)可用于覆盖复合芯，并且抵靠并隐藏在后缘覆层的压力侧翼和吸力侧翼上的面向前方的台阶。备选地，槽口(rebate)可延伸入复合芯并且隐藏台阶。

燃气涡轮发动机风扇叶片可包括翼型件，其从叶片的平台向外延伸。叶片可包括根部，其从平台向内延伸并且根部可包括整体燕尾件。

附图说明

在接下来的说明中，结合附图解释本发明的前述方面和其他特征，其中：

图1是航空器涡轮风扇燃气涡轮发动机的示范实施例的纵向局部剖视图和纵向局部概略图，该发动机带有具有金属波状壁后缘的复合芯风扇叶片。

图2是图1中示出的复合芯风扇叶片的立体图。

图3是通过图2中的3-3取得的叶片的复合芯后缘和金属后缘的横截面概略图。

图4是图3中示出的叶片的复合芯后缘和金属后缘的第一备选实施例的横截面图。

图5是图3中示出的叶片的复合芯后缘和金属后缘的第二备选实施例的横截面图。

具体实施方式