[发明专利]风扇叶片、航空发动机及风扇叶片的制造方法

说明书

本公开涉及一种风扇叶片、航空发动机及风扇叶片的制造方法。风扇叶片(1)包括：金属型芯(2)，具有与所述风扇叶片(1)的叶片前缘(4)对应的型芯前缘(15)和与所述风扇叶片(1)的叶片尾缘(5)对应的型芯尾缘(16)；和复合材料基体(3)，包覆在所述金属型芯(2)的至少部分外表面外，其中，所述型芯尾缘(16)具有尾部空腔(7)，在所述尾部空腔(7)内填充有剪切增稠材料(12)。本公开实施例能够保护叶片尾缘，并降低叶片重量。

技术领域

本公开涉及叶片结构领域，尤其涉及一种风扇叶片、航空发动机及风扇叶片的制造方法。

背景技术

风扇叶片是现代涡轮风扇发动机的关键部件之一。新结构、新材料以及新加工工艺在风扇叶片上的使用，可以降低重量并增强其抵抗外物冲击特别是鸟体冲击的能力。

金属夹芯复合材料风扇叶片是一种新型混合结构(hybrid)风扇叶片。金属结构不仅仅包覆于复合材料表面，而是深入复合材料内部，起到类似于“骨架”的作用，能够提高叶片整体刚度和抗冲击性能。这种构型的风扇叶片可以更充分地利用复合材料重量轻、抗疲劳性能好以及金属结构韧性高、抗冲击性能好的优点。

发明内容

发明人经研究发现，相关技术中的金属夹芯复合材料风扇叶片在遭遇鸟撞时，叶片尾缘由于缺少金属保护，容易发生断裂。如果将金属型芯由叶片前缘一直延伸至叶片尾缘，虽能在鸟撞过程中保护叶片尾缘，但引入了额外的重量，造成叶片超重。

有鉴于此，本公开实施例提供一种风扇叶片、航空发动机及风扇叶片的制造方法，能够保护叶片尾缘，并降低叶片重量。

在本公开的一个方面，提供一种风扇叶片，包括：

金属型芯，具有与所述风扇叶片的叶片前缘对应的型芯前缘和与所述风扇叶片的叶片尾缘对应的型芯尾缘；和

复合材料基体，包覆在所述金属型芯的至少部分外表面外，

其中，所述型芯尾缘具有尾部空腔，在所述尾部空腔内填充有剪切增稠材料。

在一些实施例中，所述剪切增稠材料为剪切变硬聚合物。

在一些实施例中，所述风扇叶片还包括：

弹性支撑结构，位于所述尾部空腔内，并支撑在所述尾部空腔的腔壁上。

在一些实施例中，所述金属型芯包括：

外壁板，形成所述金属型芯的外壁，并围出中空内腔；和

肋板，设置在所述中空内腔中，被配置为将所述中空内腔分隔成包括所述尾部空腔和位于所述尾部空腔邻近所述型芯前缘的一侧的中部空腔的多个空腔。

在一些实施例中，所述风扇叶片还包括：

金属蜂窝结构，填充在所述中部空腔内。

在一些实施例中，所述风扇叶片还包括：

弹性支撑结构，位于所述尾部空腔内，并支撑在所述尾部空腔的腔壁上，

其中，所述金属型芯与所述弹性支撑结构和/或所述金属蜂窝结构通过增材制造工艺整体成形。

在一些实施例中，所述型芯前缘作为所述风扇叶片的叶片前缘暴露于所述复合材料基体之外。

在一些实施例中，所述型芯前缘与所述金属型芯的其他部分形成台阶结构，所述复合材料基体从所述台阶结构连续覆盖到所述型芯尾缘。

在一些实施例中，所述型芯前缘在所述风扇叶片的压力面和吸力面均与所述金属型芯的其他部分形成台阶结构。

在一些实施例中，所述型芯前缘的外表面与所述复合材料基体的外表面平滑过渡。