復(fù)合物翼形件金屬補(bǔ)片的制作方法
【專利說明】復(fù)合物翼形件金屬補(bǔ)片
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0001 ]本PCT實(shí)用申請(qǐng)主張對(duì)具有美國(guó)專利申請(qǐng)編號(hào)61/828，275的標(biāo)題為〃復(fù)合物翼形件金屬補(bǔ)片〃且具有2013年5月29日的提交日期的當(dāng)前未決臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)和來自其的益處，通過引用將其全部并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本實(shí)施例大體涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。更具體地，但是不借助于限制，本實(shí)施例涉及具有定位在翼形件脛部和楔形榫頭中的一者或兩者上的金屬補(bǔ)片結(jié)構(gòu)的復(fù)合物翼形件。
【背景技術(shù)】
[0003]典型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常擁有前端部和后端部，其中，其數(shù)個(gè)芯部或推進(jìn)構(gòu)件軸向地定位在它們之間?？諝馊肟诨蜻M(jìn)口定位于發(fā)動(dòng)機(jī)的前端部處。朝向后端部移動(dòng)，按順序，入口后跟隨有:壓縮機(jī)、燃燒室以及渦輪。本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于理解，附加構(gòu)件也可包括在發(fā)動(dòng)機(jī)中，例如低壓與高壓壓縮機(jī)，和低壓與高壓渦輪。但是，這不是詳盡的列表。
[0004]壓縮機(jī)和渦輪通常包括在級(jí)中軸向地堆疊的成組翼形件。每個(gè)級(jí)包括一組周向分開的定子靜葉和一組圍繞渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的中心軸或軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)可包括許多通常稱為靜葉的靜止翼形件的級(jí)，其在通常稱為葉片的旋轉(zhuǎn)翼形件之間在發(fā)動(dòng)機(jī)軸向方向上占據(jù)空間。多級(jí)低壓渦輪跟隨兩級(jí)高壓渦輪并且典型地通過第二軸連接至風(fēng)扇，該風(fēng)扇配置為在用于在飛行中對(duì)飛行器供能的典型的渦輪風(fēng)扇飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)中的壓縮機(jī)的上游。
[0005]發(fā)動(dòng)機(jī)還典型地具有內(nèi)部軸，其沿著發(fā)動(dòng)機(jī)的中心縱軸線軸向地布置。內(nèi)部軸連接至渦輪和空氣壓縮機(jī)兩者，使得渦輪向空氣壓縮機(jī)提供旋轉(zhuǎn)輸入來驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)葉片。第一和第二轉(zhuǎn)子盤通過相對(duì)應(yīng)的用于在運(yùn)行期間對(duì)壓縮機(jī)供能的轉(zhuǎn)子軸結(jié)合至壓縮機(jī)。
[0006]在操作中，空氣在壓縮機(jī)中被加壓并且在燃燒器中與燃料混合以用于產(chǎn)生向下游流動(dòng)穿過渦輪級(jí)的熱燃燒氣體。渦輪級(jí)從燃燒氣體取出能量。高壓渦輪首先接受來自燃燒器的熱燃燒氣體并包括定子噴嘴組件，其引導(dǎo)燃燒氣體向下游穿過從支撐轉(zhuǎn)子盤徑向向外延伸的一組高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片。定子噴嘴以在相鄰的下游渦輪葉片處最大抽取的方式轉(zhuǎn)動(dòng)熱燃燒氣體。在二級(jí)渦輪中，第二級(jí)定子噴嘴組件定位在第一級(jí)葉片的下游，該第一級(jí)葉片依次跟隨有從第二支撐轉(zhuǎn)子盤徑向向外延伸的一組第二級(jí)轉(zhuǎn)子葉片。渦輪將燃燒氣體能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
[0007]由于燃燒氣體流動(dòng)路徑的極端溫度和操作參數(shù)，渦輪機(jī)和壓縮機(jī)兩者中的定子葉片和轉(zhuǎn)動(dòng)葉片可變?yōu)樵跇O端機(jī)械和熱負(fù)載下而遭受高應(yīng)力。此外，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常包括提供推力的渦扇。這些渦扇還利用翼形件來引起從發(fā)動(dòng)機(jī)的前端部朝向發(fā)動(dòng)機(jī)的后端的空氣移動(dòng)，并且由于操作溫度而可由輕質(zhì)的復(fù)合物物形成。
[0008]提高渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的性能的一個(gè)已知手段為增大發(fā)動(dòng)機(jī)的操作溫度，這允許更熱的燃燒氣體和增加的能量提取。此外，外來物質(zhì)偶爾隨著空氣流經(jīng)過這些部件。然而燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)目標(biāo)是通過在發(fā)動(dòng)機(jī)中的部件的重量減輕來改善性能。發(fā)動(dòng)機(jī)部件的降低重量的一個(gè)手段在于通過使用復(fù)合物材料減輕重量。
[0009]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)期望的特征或設(shè)計(jì)在于改善翼形件結(jié)構(gòu)的性能。這可以包括使用復(fù)合物材料的多種方式發(fā)生。但是，在穩(wěn)態(tài)條件下翼形件通常經(jīng)受大的離心負(fù)載。在楔形榫頭的上端和脛部下端處的應(yīng)力集中通常是復(fù)合物葉片壽命和持久性的限制因素。
[0010]如可通過前述看出，將期望克服燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件的這些和其它缺點(diǎn)。更具體地，將期望通過減少應(yīng)力集中并改善抗疲勞性克服這些缺點(diǎn)來改善翼形件的壽命和耐久性。
[0011]包括在本文中提到的任何標(biāo)號(hào)和其任何描述或討論的在說明書的該背景部分中包括的信息被包括，來僅僅用于技術(shù)參考目的，并且不被看作本發(fā)明的范圍將被界定的相關(guān)的主題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]根據(jù)本實(shí)施例的方面，復(fù)合物翼形件在翼形件脛部或楔形榫頭中的至少一者上設(shè)有金屬補(bǔ)片。復(fù)合物翼形件可以使用在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的不同位置處。
[0013]復(fù)合物翼形件包括前緣和后緣、在前緣和后緣之間延伸的壓力側(cè)和吸入側(cè)、翼形件的徑向外端處的頂端、翼形件的徑向內(nèi)端處的脛部、連接到脛部的楔形榫頭以及布置在楔形榫頭和脛部之間的金屬補(bǔ)片。
[0014]可選地，復(fù)合物翼形件還包括布置在楔形榫頭和盤之間的墊片。復(fù)合物翼形件還包括布置在墊片和楔形榫頭之間的耐磨襯條。耐磨襯條可布置在楔形榫頭的組合部上或者耐磨襯條布置在金屬補(bǔ)片上。金屬補(bǔ)片可包括在吸入側(cè)上的第一金屬補(bǔ)片和在壓力側(cè)上的第二金屬補(bǔ)片。金屬補(bǔ)片可位于楔形榫頭和脛部之間的過渡區(qū)域內(nèi)。金屬補(bǔ)片可以是等厚的或可變厚度的。金屬補(bǔ)片可以是鈦合金。翼形件可以是風(fēng)扇葉片、渦輪機(jī)葉片或壓縮機(jī)葉片。金屬補(bǔ)片可粘結(jié)到楔形榫頭。墊片可以由單一材料或兩種材料形成并且具有軟側(cè)或者硬側(cè)。
[0015]提供
【發(fā)明內(nèi)容】
是為了以簡(jiǎn)化形式介紹方案的選擇，這進(jìn)一步在下面的詳細(xì)說明中進(jìn)行說明。該
【發(fā)明內(nèi)容】
不打算確定權(quán)利要求主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也不是用于限定要求主題的范圍。上面略書的所有特征將僅被理解為示范性的并且本發(fā)明更多的特征和目標(biāo)將可以從本公開中收集，應(yīng)該理解，在沒有進(jìn)一步閱讀包括在此的整個(gè)說明書、權(quán)利要求和附圖的情況下，該
【發(fā)明內(nèi)容】
沒有限制解釋。本發(fā)明的特征、細(xì)節(jié)、實(shí)用性以及優(yōu)點(diǎn)的更廣泛介紹將在下列撰寫的本發(fā)明的不同實(shí)施例的描述中提供，結(jié)合附圖進(jìn)行闡述，并且由附加權(quán)利要求限定。
【附圖說明】
[0016]這些示例性實(shí)施例的上述和其它特征與優(yōu)點(diǎn)以及獲得它們的方式將變得更顯而易見，并且通過參考結(jié)合附圖的實(shí)施例的下列說明，帶有金屬補(bǔ)片的復(fù)合物翼形件將被更好地理解，其中:
[0017]圖1是用于飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意側(cè)視剖視圖；
[0018]圖2是風(fēng)扇盤和分解的翼形件的軸測(cè)圖；
[0019]圖3是帶有金屬補(bǔ)片的翼形件和轉(zhuǎn)子盤組件的軸測(cè)圖；
[0020]圖4是帶有圖3的金屬補(bǔ)片的示例性翼形件的剖視圖；
[0021]圖5是帶有金屬補(bǔ)片的翼形件的第二實(shí)施例的剖視圖；以及，
[0022]圖6是帶有金屬補(bǔ)片的翼形件的第三實(shí)施例的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]現(xiàn)在將詳細(xì)地參照在附圖中示出一個(gè)或更多個(gè)實(shí)例的提供的實(shí)施例。以說明而不是對(duì)公開實(shí)施例的限制的方式提供各個(gè)實(shí)例。事實(shí)上，在本發(fā)明中可進(jìn)行各種更改和變化而不脫離本公開的精神和范疇這點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員是顯而易見的。例如，示出或描述作為一個(gè)實(shí)施例的部分的特征可用于在其他的實(shí)施例內(nèi)以仍產(chǎn)生進(jìn)一步地實(shí)施例。因此，本發(fā)明不意圖覆蓋這種在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的更改和變化，以及它們的等同物。
[0024]參見圖1-6，復(fù)合物翼形件的各種實(shí)施例繪出為帶有金屬補(bǔ)片。復(fù)合物翼形件可用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的不同位置處，包括但不限于:風(fēng)扇、壓縮機(jī)以及渦輪、葉片和靜葉兩者。金屬補(bǔ)片可以與墊片一起使用，并且可選地在補(bǔ)片和墊片之間帶有磨損條帶。金屬條或補(bǔ)片定位于關(guān)鍵的應(yīng)力集中位置并且通過重新分布負(fù)載并降低拉伸應(yīng)力來減小應(yīng)力集中水平。結(jié)果，金屬補(bǔ)片將改善風(fēng)扇葉片的疲勞壽命。
[0025]如在本文中所使用的，用語“軸向”或“軸向地”意指沿著發(fā)動(dòng)機(jī)的縱向軸線的尺寸。結(jié)合“軸向”或“軸向地”使用的用語“向前”意指在朝向發(fā)動(dòng)機(jī)入口、或與另一構(gòu)件相比相對(duì)更接近發(fā)動(dòng)機(jī)入口的構(gòu)件的方向上移