[发明专利]用于飞机发动机的风扇壳体

说明书

本发明涉及一种用于飞机发动机(2)的、在其风扇(3)区域中的风扇壳体(1)，其包括多个大致圆柱形设置并且彼此连接的纤维增强塑料层，在内层(4)和外层(5)之间设有由玻璃纤维增强塑料制成的增强层(6)。根据本发明，所述增强层(6)包括至少20层玻璃纤维增强塑料，在增强层(6)两侧设有变形层(7)，所述变形层(7)具有比增强层(6)更低的强度。

技术领域

本发明涉及一种用于飞机发动机的、在其风扇区域中的风扇壳体或者说风机壳体，包括多个大致圆柱形设置并且彼此连接的、由纤维增强塑料制成的层，在内层和外层之间设有由玻璃纤维增强塑料制成的增强层。

背景技术

飞机发动机的风扇壳体用于在风扇区域中在风扇叶片分离的损坏情况下防止发动机受到破坏并且保护飞机中的乘客免受伤害。为这种类型的风扇壳体所选择的材料必须能够吸收分离的风扇叶片的高的动能。早前主要使用金属、尤其是高延展性钢或钛合金来制造风扇壳体，近年来也为这些飞机部件使用塑料。

例如US 2012/0148392 A1描述了一种由纤维增强塑料制成的、用于飞机发动机的风扇壳体，其中，多个彼此连接的复合材料层与设置在其间的蜂窝结构组合。由制成的外罩在损坏情况下、即当风扇叶片分离并且进入发动机壳体中时提供相应保护。

US 2008/0128073 A1描述了一种用于在层结构中由不同塑料复合材料制成的、用于飞机发动机的风扇壳体，其中使用不同的纤维材料以及它们的组合。

GB 2426287 A描述了一种风扇壳体，其中设有金属结构用来满足安全要求。

EP 2096269 A2和EP 1344895 A2描述了发动机衬里，其用于优化发动机内部的气流，但在风扇叶片折断的损坏情况下不提供保护。

许多由纤维增强塑料制成的风扇壳体的结构在制造中十分复杂并且需要许多材料层，因此相对于金属风扇壳体不再具有或仅具有少量重量优势。

发明内容

因此，本发明的任务在于提供一种用于飞机发动机的风扇壳体，其尽可能轻并且同时是安全的。应避免或至少减少已知装置的缺点。

按本发明的任务通过下述方式来解决：所述增强层包括至少20层玻璃纤维增强塑料，并且在增强层两侧设有变形层，所述变形层具有比增强层更低的强度。根据本发明的风扇壳体结构的特征在于，设置至少三个层、即内层、增强层和外层，为它们使用特殊材料，以便满足本发明的任务、即在损坏情况下一方面保护飞机发动机并且另一方面保留飞机发动机用于安全着陆的特定残余刚度。在根据本发明的风扇壳体中，这两个任务被分配给两个不同的组件，由此，所述组件的材料可最佳地匹配相应任务。由玻璃纤维增强塑料制成的中间增强层主要用于防止分离的风扇叶片贯穿壳体并且承受冲撞。因此使用玻璃纤维增强塑料，其相对于风扇部分的冲撞具有最佳性能。通过设置至少20层玻璃纤维增强塑料得到通常所需的强度。对于转速特别高的飞机发动机或对于较小的商务喷气发动机而言也可能需要更多层、如35层来满足安全要求。由于在风扇壳体之内被变形层包围的增强层的安装位置，增强层也受到保护以防例如通过石子冲击的损坏并且由此可实现重量优势。相反，在损坏情况下为安全着陆所需的残余刚度则主要由风扇壳体的外层来确保。风扇壳体特别优选适合用于转速非常高(≥10000转每分钟)的飞机发动机，在这种转速下风扇分离部分的动能特别高。根据具体设计，风扇壳体的重量可相对于钢结构减少30％至50％并且相对于钛结构减少最多10％。

至少一个变形层可由蜂窝结构制成。这种蜂窝结构的特点在于重量特别低。在损坏情况下变形层相应变形并且以防风扇壳体的外层发生不允许的较大变形。

至少一个变形层也可由泡沫材料制成。通过选择相应的泡沫材料和必要时结合由蜂窝结构制成的变形层可进一步改善重量或可变形性。作为泡沫材料例如使用塑料、如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)和类似物。