[发明专利]涡轮转子叶片组件及其组装方法

说明书

本申请是于2012年9月7日提交的专利申请(申请号为201210328349.9，发明名称“涡轮转子叶片组件及其组装方法”)的分案申请。

关于联邦政府资助的研发的声明

本发明根据合同号N00421-05-C-0053和合同号F33615-05-D-2352利用政府支持做出。美国政府可在本发明中具有一定权利。

技术领域

本发明的领域大体上涉及燃气涡轮发动机中的涡轮的转子，并且更具体而言，涉及用于将阻尼器保持在涡轮陶瓷基质复合物(CMC)叶片中的方法和装置。

背景技术

至少一些已知的飞行器由包括涡轮段的两个或更多个燃气涡轮发动机驱动，涡轮段包括以彼此角向间隔的关系安装到转子叶轮或转子盘的周边的多个叶片，其有时也称为“动叶”。典型地多个转子盘级的涡轮叶片伸入轴向流动的热气体流中，以将该工作流体的动能转化为旋转的机械能。为了适应由于温度和离心力的变化所导致的材料生长和收缩，叶片通常设有具有“杉树”构型的根部，根部被锁定在转子盘周边的燕尾件槽口中。通常，涡轮叶片包括联接到根部或燕尾件的平台。另外，通常涡轮叶片包括联接到平台的翼型件。

在发动机操作期间，在涡轮叶片中引起振动，包括左右摆动，即涡轮叶片平台的周向移动，这增加了在涡轮叶片柄部中引起的激励应力。如果不检查，则这些振动可在叶片中导致过早的疲劳失效。

为了耗散这些振动的能量，并因而降低振动幅值和相关的应力，通常的做法是将阻尼器设置在叶片与盘之间或位置上相邻的叶片之间以作用于切向伸出的叶片平台的表面。当涡轮盘旋转时，阻尼器被离心力压靠到平台表面。当叶片振动时，阻尼器和平台表面抵靠彼此滑动以产生摩擦力，这种摩擦力可有效地基本上吸收并且因而耗散大量振动能。

另外，在至少一些飞行器燃气涡轮发动机中，叶片由诸如碳化硅(SiC)的陶瓷基质复合物(CMC)形成。这样的CMC材料可与更高温度的工作流体一起操作，从而有利于比类似尺寸的高温金属合金叶片的更大的能量转化速率。因此，用由CMC形成的叶片来代替高温金属合金叶片，因为CMC叶片具有增加的操作温度。然而，这样的CMC叶片具有比它们所代替的高温金属合金叶片更低的延展性和应变耐性，并且已知的阻尼器装置可能不适合用于抑制在CMC叶片内引起的振动。

发明内容

在一个实施例中，提供了用于具有旋转轴线的燃气涡轮发动机的转子的转子叶片组件。转子叶片组件包括由陶瓷基质复合物(CMC)材料形成的柄部。转子叶片组件还包括平台部，其由与柄部的材料基本上类似的CMC材料形成。平台部联接到柄部。平台部和柄部配合以至少部分地限定转子叶片组件的两个相对的侧部。相对的侧部相对于旋转轴线角向分开。转子叶片组件还包括阻尼器保持装置。阻尼器保持装置的至少一部分联接到柄部。阻尼器保持装置包括朝周向相邻的转子叶片组件延伸的至少一个成角度的托架装置。

在另一个实施例中，提供了用于具有旋转轴线的燃气涡轮发动机的转子组件。转子组件包括限定在转子盘上的周边的转子盘和联接到转子盘的周边的多个转子叶片。多个转子叶片定位成相对于旋转轴线以角向间隔关系彼此基本上周向相邻。转子叶片中的每一个包括由陶瓷基质复合物(CMC)材料形成的柄部。转子叶片中的每一个还包括平台部，其由与柄部的材料基本上类似的CMC材料形成。平台部联接到柄部。平台部和柄部配合以至少部分地限定转子叶片中的每一个的两个相对的侧部。相对的侧部相对于旋转轴线角向分开。转子叶片中的每一个还包括阻尼器保持装置。阻尼器保持装置的至少一部分联接到柄部。阻尼器保持装置包括朝周向相邻的转子叶片延伸的至少一个成角度的托架装置。

在又一实施例中，提供了组装转子叶片组件的方法。该方法包括由陶瓷基质复合物(CMC)材料形成柄部。该方法还包括由与柄部的材料基本上类似的CMC材料形成平台部。该方法还包括将平台部联接到柄部。平台部和柄部配合以至少部分地限定转子叶片组件的两个相对的侧部。相对的侧部相对于燃气涡轮发动机的转子的旋转轴线角向分开。该方法还包括：形成阻尼器保持装置，这包括形成至少一个成角度的托架装置；将该至少一个成角度的托架装置联接到柄部；以及使至少一个成角度的托架装置远离柄部周向延伸。

附图说明

图1至图35示出了本文所述方法和系统的示例性实施例。

图1是根据本发明的示例性实施例的飞行器燃气涡轮发动机的示意性剖视图；

图2是可与图1中所示飞行器燃气涡轮发动机一起使用的示例性陶瓷基质复合物(CMC)涡轮叶片组件的分解透视示意图；