[发明专利]燃气涡轮风扇复合容纳外壳及制作方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及容纳外壳，并且更具体地涉及具有加强的抗冲击性的容纳外壳。

背景技术

燃气涡轮发动机广泛用于推进飞行器。典型的涡扇发动机包括置于发动机的前部处的较大的导管风扇。风扇用于产生更大的推力并且减小比燃料消耗。在此类发动机操作期间，存在外来物体(诸如鸟)可冲击(多个)风扇并且引起严重风扇损坏的极小可能性。该损坏可导致部分或所有风扇叶片变为与毂分开，并且冲击风扇外壳或壳。此类分开的风扇叶片如果不由风扇外壳容纳，则可对由发动机供能的飞行器引起相当大的损坏。如果风扇叶片由于疲劳而遭受故障，则也可导致类似的损坏。为了防止此类损坏，已经使用了各种容纳系统。常规的容纳外壳或壳典型地由固体金属形成，该固体金属具有足以耐受风扇的平面内的风扇叶片的冲击的厚度。然而，由这些方法实现的叶片容纳大体上招致了显著的附加重量。

正在评估复合材料在容纳外壳中的使用，并且复合材料将提供相当大的重量益处。然而，复合物可在容纳外壳的内表面处经受击穿。具体而言，复合叶片容纳外壳易受由于尖锐物体冲击而产生的损坏。因此，将有利的是提供具有改进的抗冲击性的叶片容纳外壳。

发明内容

根据一个示例性实施例，公开了一种叶片容纳外壳。叶片容纳外壳包括具有内表面和外表面的复合芯、至少一个抗击穿层，以及至少一个能量捕获层。至少一个抗击穿层与复合芯集成，并且包括用以将至少一个抗击穿层连结于复合芯的内表面的树脂。至少一个能量捕获层与复合芯集成，并且包括用以将至少一个能量捕获层连结于复合芯的外表面的树脂。

根据另一个示例性实施例，公开了一种容纳外壳，其包括具有内表面和外表面的复合芯、设置在主冲击地带中并且与复合芯集成的至少一个抗击穿层，以及设置在主冲击地带中并且与复合芯集成的至少一个能量捕获层。至少一个抗击穿层构造成与一定长度的复合芯共同延伸，并且包括用以将至少一个抗击穿层连结于复合芯的内表面的树脂。至少一个抗击穿层的特征在于冲击下的高贯穿厚度抗剪强度和高层间韧性。至少一个能量捕获层构造成与一定长度的复合芯共同延伸，并且包括用以将至少一个能量捕获层连结于复合芯的外表面的树脂。至少一个能量捕获层的特征在于冲击下的高平面内抗拉强度和对分层和纤维基质剥离的低阻力。

根据另一个示例性实施例，公开了一种制造容纳外壳的方法。该方法包括以下步骤：将一层或更多层抗击穿材料设置在铺设心轴上、将一层或更多层结构复合材料设置在抗击穿材料的外表面上，将一层或更多层能量捕获材料设置在结构材料的外表面上，以及使复合芯、一层或更多层抗击穿材料和一层或更多层能量捕获材料中的树脂固化。

这些和其它优点和特征将从结合附图提供的本发明的优选实施例的以下详细描述中更好地理解。

附图说明

当参照附图阅读如下详细描述时，公开实施例的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解，在该附图中，相似标记遍及附图表示相似零件，其中：

图1为示出并入根据实施例的叶片容纳系统的示例性燃气涡轮发动机的纵截面视图；

图2为示出图1中所示的叶片容纳外壳的放大片段纵向示意性截面视图；

图3为示出根据实施例的图2中所示的叶片容纳外壳的一部分的进一步放大的片段纵截面视图；

图4为示出根据实施例的图3中所示的叶片容纳外壳的一部分的进一步放大的片段纵截面视图；

图5为示出根据实施例的叶片容纳外壳的一部分的进一步放大的片段纵截面视图；

图6为示出根据实施例的图2中所示的叶片容纳外壳的放大片段纵截面视图；

图7为示出根据实施例的图7中所示的叶片容纳外壳的一部分的示意性截面视图；

图8为示出根据实施例的图7中所示的叶片容纳外壳的一部分的示意性截面视图；

图9为根据实施例的制造叶片容纳外壳的方法的流程图；以及

图10为根据实施例的制造叶片容纳外壳的方法的流程图。

具体实施方式

在以下描述中，相似的附图标记遍及附图中所示的若干视图指示相似或对应的零件。还理解的是用语(诸如顶部、底部、向外、向内、第一、第二等)是方便的词语，并且将不看作是限制用语。此外，每当本发明的特定方面被说成包括或包含其集合和组合的一定数量的元件中的至少一个时，理解的是，方面可包括或包含单独的或与该集合的其它元件中的任一个组合的、集合的元件中的任一个。