[发明专利]一种复合材料叶片及加工方法

说明书

本发明提供一种复合材料叶片及加工方法，包括：金属骨架，金属骨架包括减重孔；空心固化单元，空心固化单元可嵌入地设置在减重孔中；柔性编织体，柔性编织体包裹在金属骨架和空心固化单元的外层。有效提高航空发动机叶片的抗冲击性能的同时，通过空心化结构减轻复合材料叶片的重量，有效提升复合材料叶片的轻量化水平。

技术领域

本发明涉及航空发动机叶片领域，具体涉及一种用于航空发动机叶片成形方法。

背景技术

航空发动机为追求高推重比而需要不断提升其轻量化水平，复合材料具有高比强度、高比刚度、抗疲劳性能好等特点，能够有效满足航空发动机轻量化、抗疲劳等特性，因此复合材料在航空发动机上的用量和占比在不断提升。航空发动机叶片数量多、质量大，其轻量化能够有效满足未来发动机的实际使用需求。现有的金属材料叶片重量大，虽然具有较强的抗冲击性能，但需要引入复合材料才能够实现较大幅度减重；现有的复合材料叶片无论采用铺层热压法、还是采用三维编织与RTM一体化固化成型的方法，其最终的复合材料叶片结构均为实心结构，也无法实现叶片的极致减重，且单纯采用复合材料的复合材料叶片的抗冲击性能较差。因此，需要一种结构兼顾金属叶片的抗冲击性能强与复合材料叶片的减重优点。

中国专利CN202110637171，公开号CN113547772A，公开日期为2021年10月26日，公开了一种混合结构风扇叶片制备方法，采用金属前缘插入叶片复合材料部分，并利用缝合线将金属前缘部分和复合材料部分缝合联结，但该制造工艺中的叶片复合材料部分是实体结构，混合结构风扇叶片未实现最大程度的减重目标。中国专利CN201711341200，公开号CN108087318A，公开日期为2018年05月29日，公开了一种混合结构复合材料叶片，包含田字形钛合金基体，外表面覆盖热塑性蒙皮形成叶片型面。该种制造工艺方法可能存在的影响包括：叶片复合材料部分是实体结构，田字形减重孔中填充的都是树脂基复合材料，使得混合结构风扇叶片未实现最大程度的减重目标。

然而现有的复材叶片抗冲击性能不足，容易发生冲击分层问题，且复材叶片的轻量化程度需要进一步提升，单纯的实心复材叶片无法满足极致轻量化的需求。

发明内容

有鉴于此，本说明书实施例提供一种复合材料叶片及加工方法，以达到提升复合材料叶片抗冲击及轻量化水平的目的。

本说明书实施例提供以下技术方案：

一种复合材料叶片，包括：

金属骨架，金属骨架包括减重孔；

空心固化单元，空心固化单元可嵌入的设置在减重孔中；

柔性编织体，柔性编织体包裹在金属骨架和空心固化单元的外层。

进一步地，空心固化单元包括：空心固化单元第一拼接块、空心固化单元第二拼接块和空心固化单元拼接组件，空心固化单元第一拼接块和空心固化单元第二拼接块通过空心固化单元拼接组件拼接成空心固化单元。

进一步地，空心固化单元还包括：热塑性填充体和固化单元加强筋，固化单元加强筋呈镂空状结构，固化单元加强筋的外层包覆设置有热塑性填充体，热塑性填充体与固化单元加强筋共同形成减重空腔。

进一步地，热塑性填充体的外表面设置多个固化单元凸起。

进一步地，空心固化单元和减重孔可为间隔设置的多组。

进一步地，金属骨架上还设置有穿线孔，穿线孔可为多个，纤维丝束通过穿线孔将柔性编织体和金属骨架固定。

进一步地，复合材料叶片还包括前缘包边，前缘包边设置在金属骨架的前缘，柔性编织体和金属骨架通过前缘包边包裹固定。

进一步地，复合材料叶片的加工方法包括如下步骤：

步骤一、加工金属骨架和空心固化单元；