[发明专利]集成大间隙的复合材料鼓风机叶片

说明书

本发明提出一种用于涡轮发动机(1)的鼓风机(2)的复合材料叶片(21)，叶片(21)的特征在于，它包括延伸到叶片(21)的根部(21d)并且由第一材料制成的第一部分(22)，该第一材料包括由第一基质致密化的第一纤维加强件，叶片(21)也包括延伸到叶片(21)的尖端(21c)并且由第二材料制成的第二部分(23)，第二材料与第一材料不同并且包括由第二基质致密化的第二纤维加强件，第二材料拥有劣于第一材料的耐磨性。

技术领域

本发明涉及航空涡轮发动机的总体领域，并且更确切地涉及航空涡轮发动机的鼓风机。

背景技术

如图1所示，飞机涡轮发动机1'包括鼓风机2'，鼓风机2'是位于涡轮发动机的入口处的大直径螺旋桨，并且由所述涡轮发动机1'的低压轴驱动旋转。

在失去鼓风机2'的叶片21'的情况下，例如由于异物撞击所述鼓风机2'，一般在鼓风机轴3'上设置分离器，以便限制由鼓风机2'在失去叶片21'时旋转所导致的不平衡引起的机械载荷。分离器是用于固定鼓风机轴3'的牺牲轴承，并且其设计为在机械载荷变得过大的时候断裂，以便允许鼓风机轴3'偏心运动，由此限制施加在鼓风机轴3'上和传递到涡轮发动机的载荷承载结构的机械应力。

因此，为了使得鼓风机2'能继续旋转使得涡轮发动机1'在鼓风机轴3'偏心时继续旋转，在鼓风机壳体5'的内部轮廓中设有称为“大间隙”的弱化区域4'。该弱化区域或大间隙4'构造为在与叶片21'接触时消失，由此使得叶片21'能继续旋转。该大间隙4'也形成一个区域，其中涡轮发动机不能包含设备，因为位于大间隙4'中的任何设备处于被叶片21'击中的危险之中。

以发明人名义的文献EP 1 312 762描述了一种包括在其尖端处的弱化区域的鼓风机叶片，该弱化区域适于在叶片的尖端撞击鼓风机壳体时断裂。这一解决方案使得能够减小鼓风机壳体的厚度并且增大鼓风机的直径。

然而，在文献EP 1 312 762中描述的解决方案执行起来复杂、对叶片的表面状态具有负面影响，并且不适于由纤维增强复合材料制成的鼓风机叶片。

发明内容

本发明的主要目的因此是通过提出一种鼓风机来减弱这样的缺陷。

在第一方面中，本发明提出一种用于涡轮发动机的鼓风机的复合材料叶片，该叶片的特征在于，它包括延伸到叶片的根部并且由第一材料制成的第一部分，该第一材料包括由第一基质致密化的第一纤维加强件，叶片也包括延伸到叶片的尖端并且由第二材料制成的第二部分，第二材料与第一材料不同并且包括由第二基质致密化的第二纤维加强件，第二材料拥有劣于第一材料的耐磨性。

这样的风机叶片因此在其尖端处包括由第二部分形成的牺牲材料层，并且其构造为在与鼓风机壳体接触的情况下被移除，由此形成大间隙。移除在叶片尖端处的牺牲材料层通过所述牺牲材料层非常快速的磨损或通过其分解来发生。

在叶片的尖端处的叶片的基质由比第一材料更脆的第二材料制成的事实使得鼓风机叶片能够由纤维增强复合材料制成，鼓风机叶片在其尖端处具有牺牲区域，以便形成大间隙。

此外，大间隙由纤维加强件增强的基质形成的事实确保了大间隙相对于机翼的外环形端部所经受的应力具有良好的机械强度。

叶片也可包括以下特征：

-第一纤维加强件和第二纤维加强件由单个纤维预制件制成，第一基质和第二基质拥有不同的成分，并且第二基质拥有劣于第一基质的耐磨性；

-第一纤维加强件由纤维预制件制成，而第二纤维加强件由短纤维制成；

-第一基质和第二基质拥有相同的成分；

-第一基质和第二基质拥有不同的成分，第二基质拥有的耐磨性劣于第一基质；

-叶片的尖端覆盖有第三材料层，其拥有劣于第二材料的耐磨性；以及