[发明专利]将金属结构性加强件固定到包括复合材料的气体涡轮叶片的一部分上的方法，以及实施该方法的注入模

说明书

技术领域

本发明涉及采用复合材料制成的航空发动机气体涡轮的一般领域，所述叶片带有装有金属结构性加强件的前缘和/或后缘。

本发明的应用领域是涡轮发动机风扇叶片或螺旋桨叶片领域。本发明的另一个应用领域是涡轮发动机出口导向叶片(OGV)领域。

背景技术

众所周知，复合材料制成的涡轮风扇叶片安装有金属结构性加强件，该加强件沿叶片全部高度延伸且延伸过其前缘。这种情况同样适用于出口导向叶片。

这种结构性加强件可以保护一组复合材料叶片，防止风扇被异物卡住，例如被发动机吞入的鸟。特别是，金属结构性加强件用来保护复合材料叶片前缘(或后缘)，避免出现分层、纤维断裂风险，或由于纤维和基体之间失去结合力而引起的实际损坏。

通常，结构性加强件包括从一整块材料上铣削而成的多片钛合金部件，这些钛合金部件直接粘结在需要保护的叶片的外型面上。

然而，粘结一块结构性金属加强件会引起诸多问题。特别是，在金属加强件与叶片之间的所有接触区域，很难获得令人满意的粘合剂厚度。此外，由于不同批次粘合剂之间的粘度不同，也不可能保证在恒定制作条件下粘合剂层厚度均等。

因此，需要一种方法可以确保结构性金属加强件能够以重复的方式粘结到叶片上，特别是，粘合剂层厚度得到很好控制。

发明内容

根据本发明，该目的通过一种将结构金属加强件紧固到一部分复合材料气体轮机叶片的方法来实现，纤维增强部分通过基体来致密，所述方法包括在注入模内置放结构金属加强件，将叶片与结构金属加强件紧固的部分置放于注入模内，所述叶片部分和结构金属加强件相对置放在其最终相对位置处，同时在二者之间留有间隙，将粘合剂注入结构金属加强件和叶片与结构金属加强件紧固的该部分之间的间隙内，以及使粘合剂聚合。

本发明的紧固方法的优点是基于一种树脂填充方法，即使用一种复合材料液体模塑成型(LCM)式的液体技术，而且特别是，一种树脂传递模塑(RTM)式或真空辅助树脂传递模塑(VARTM)式的树脂注入方法，从而将结构金属加强件粘结到叶片上。这些方法本身已为人们所熟知，为此，可以确保对结构金属加强件紧固方法的良好控制。特别是，采用这种方法时，可以对金属加强件和叶片之间接触区域内所有点处粘合剂层最终厚度实现良好控制。这样，在气体涡轮的所有叶片上，很容易进行金属加强件的反复粘结。

叶片可水平或垂直地置放于注入模内。同样，叶片也可部分地或全部地置放于注入模内。所以，本发明的方法在使用时具有很大的自由性。

优选地，该方法进一步包括，在注入粘合剂之前，在结构性金属加强件和叶片上紧固结构金属加强件的部分之间的间隙中，形成真空。形成真空可确保粘合剂完全均匀地分布在间隙内。

同样优选的是，结构性金属加强件通过真空或通过吸盘效应而保持在注入模内部。为此，注入模可用两部分制成，两个部分采用铰链相互连接，注入模的每个部分容纳结构性金属加强件的各自侧翼。

本发明还提供了上述方法的使用，所述方法用来将结构性金属加强件紧固到复合材料制成的风扇叶片或螺旋桨叶片或出口导向叶片的前缘、后缘，或叶片尖部，并适用于涡轮发动机。

本发明还提供了一种实施上述方法的注入模，所述模具包括容纳紧固在一部分叶片上的结构性金属加强件的部位，和将所述结构性金属加强件保持在模具内的装置。所述模具可包括用铰链连接在一起的两部分。

附图说明

通过如下参照附图给出的说明，本发明的其它特性和优点会显现出来，附图所示实施方式不具有限定性。附图如下：

图1为一段复合材料制成的涡轮发动机风扇叶片的示意图，所示风扇叶片前缘用结构性金属加强件覆盖；

图2至图5示出了本发明方法的各个不同步骤，所示方法用来将结构性金属加强件紧固到图1所示叶片前缘上；

图6示出了复合材料制成的结构性导向叶片的剖面图，所示叶片前缘用结构性金属加强件覆盖；以及

图7示出了本发明方法的一个步骤，所示步骤将结构性金属加强件紧固在图6所示叶片前缘上。

具体实施方式

本发明适用于航空发动机的由复合材料制成的任何气体涡轮叶片，其具体涉及图1中所示的涡轮引擎风扇叶片。

按已知方式，风扇叶片1具有叶型表面，该叶型表面具体在前缘2与后缘3之间延伸。风扇叶片的叶型表面还具有压力侧面4和吸力侧面5，所述压力侧面4和吸力侧面5形成使前缘和后缘互相连接的叶片的两个侧面。