制造复合叶片的方法技术

本发明专利技术公开了一种制造复合叶片(100)的方法，以及该复合叶片。该方法包括：铺设操作，该操作包括在未扭转的铺设表面(134)上铺设纤维增强材料(138)以制作叶片预成型件(150)；和成型操作，该成型操作包括成型叶片预成型件以在叶片预成型件中引入扭转。叶片预成型件中引入扭转。叶片预成型件中引入扭转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造复合叶片的方法
[0001]本专利技术涉及一种制造复合叶片的方法。
[0002]复合叶片通常是通过手工或用自动机器，将多层碳纤维材料铺设在与叶片成品尺寸(“近净形状”)相近的工具表面上，固化铺设，并对固化叶片进行精加工来生产的。尽管自动机器铺设比手动铺设快得多，但它仍然是一个非常耗时的过程，需要昂贵的设备和复杂的头部路径编程，以便铺设机器横越叶片的复杂几何形状。
[0003]根据第一方面，提供了一种制造复合叶片的方法，该方法包括铺设操作，该铺设操作包括在未扭转的铺设表面上铺设纤维增强材料，以制作叶片预成型件；以及成型操作，该成型操作包括使叶片预成型件成型以在叶片预成型件中引入扭转。
[0004]可以在围绕叶片的跨度轴线(span
‑
wise axis)的方向上引入扭转，跨度轴线从叶片的根部延伸到尖端。
[0005]铺设操作可以包括将叶片预成型件的两个或更多个部分铺设到相应的铺设表面或每个相应的铺设表面上。两个或更多个部分可以随后在界面处组合在一起以形成叶片预成型件。
[0006]两个部分之间的界面可以对应于复合叶片的弧线。该界面可对应于叶片预成型件的每一侧上的相等厚度分布。
[0007]铺设操作可以包括铺设单一层板(也称为“宽幅层”)，使得预成型件的至少一些层板由单一层板的相应部分组成。单一层板可以是多个丝束或胶带的预制板。铺设操作可以包括铺设单一层板，使得预成型件的所有层都由各自的单一层板构成。
[0008]叶片的长度可以是其从叶片根部到尖端的跨度方向长度。宽度可以沿着叶片的弦或在叶片根部部分的基部上测量。叶片的深度可以是叶片沿铺设方向的厚度。
[0009]铺设操作可包括铺设纤维增强材料以提供多叶片预成型件。多叶片预成型件在各自的成型操作中单独地成型每个叶片预成型件之前，可以将多叶片预成型件切割成单独的叶片预成型件。
[0010]多叶片预成型件的至少一些单一层板可以在对应于至少两个叶片预成型件的区域上延伸。
[0011]在成型操作中，叶片预成型件可以围绕叶片预成型件的跨度轴线扭转高达90度。叶片预成型件可以扭转至少15度，例如至少30度、至少45度、至少60度或至少75度。叶片预成型件可以扭转15到90度之间的量，例如30到90度之间、45到90度之间、60到90度之间。
[0012]铺设表面可以仅在一个维度上弯曲。铺设表面可以围绕叶片的弦向轴线弯曲。
[0013]对应于叶片预成型件的翼型部分的铺设表面的翼型区域可以是基本平坦的。对应于叶片预成型件的根部部分的铺设表面的根部区域，可以偏离铺设表面的翼型区域的平面。
[0014]铺设表面在对应于叶片预成型件的根部至尖端的区域中可以是基本平坦的。
[0015]如本文别处所述，本公开可涉及燃气涡轮发动机。这种燃气涡轮发动机可包括核心机，该核心机包括涡轮、燃烧器、压缩机和将涡轮连接到压缩机的芯轴。这种燃气涡轮发动机可包括位于核心机上游的风扇(具有风扇叶片)。
[0016]本公开的布置对于经由齿轮箱驱动的风扇可以特别地但非排他地有益。因此，燃气涡轮发动机可包括齿轮箱，该齿轮箱接收来自芯轴的输入并将驱动输出到风扇，以便以比芯轴低的旋转速度驱动风扇。齿轮箱的输入可以直接来自芯轴，或间接来自芯轴，例如通过直轴和/或齿轮。芯轴可刚性连接涡轮和压缩机，使得涡轮和压缩机以相同的速度旋转(风扇以较低的速度旋转)。
[0017]如本文所述和/或要求保护的燃气涡轮发动机可具有任何合适的通用结构。例如，燃气涡轮发动机可具有连接涡轮和压缩机的任何期望数量的轴，例如一根、两根或三根轴。仅举例来说，与芯轴连接的涡轮可以是第一涡轮，与芯轴连接的压缩机可以是第一压缩机，芯轴可以是第一芯轴。核心机还可包括第二涡轮、第二压缩机和将第二涡轮连接到第二压缩机的第二芯轴。第二涡轮、第二压缩机和第二芯轴可以布置成以比第一芯轴更高的转速旋转。
[0018]在这种布置中，第二压缩机可位于第一压缩机的轴向下游。第二压缩机可布置成接收(例如直接接收，例如经由大体环形管道)来自第一压缩机的流。
[0019]齿轮箱可被布置成由配置成以最低转速旋转(例如在使用中)的芯轴(例如上述示例中的第一芯轴)驱动。例如，齿轮箱可被布置为仅由配置为以最低转速旋转(例如在使用中)的芯轴驱动(例如，在上述示例中，仅为第一芯轴，而不是第二芯轴)。可替代地，齿轮箱可以布置成由任何一个或多个轴驱动，例如以上述示例中的第一轴和/或第二轴。在如本文所述和/或要求保护的任何燃气涡轮发动机中，燃烧器可设置在风扇和压缩机(一个或复数个)的轴向下游。例如，燃烧器可以直接位于第二压缩机的下游(例如在其出口处)，其中提供了第二压缩机。作为进一步的示例，燃烧器出口处的流可被提供到第二涡轮的入口，其中提供了第二涡轮。燃烧器可设置在涡轮(一个或复数个)的上游。
[0020]该压缩机或每个压缩机(例如如上所述的第一压缩机和第二压缩机)可以包括任意数量的级，例如多级。每个级可以包括一排转子叶片和一排静子叶片，它们可以是可变的静子叶片(因为它们的迎角可以是可变的)。转子叶片排和静子叶片排可以彼此轴向偏移。
[0021]在此描述和/或要求保护的风扇叶片和/或风扇叶片的翼型部分可以由任何合适的材料或材料的组合制造。例如，风扇叶片的至少一部分和/或翼型部可以至少部分地由复合材料制成，例如金属基复合材料和/或有机基复合材料，例如碳纤维。作为另一示例，风扇叶片的至少一部分和/或翼型部可以至少部分地由金属制成，例如钛基金属或铝基材料(例如铝
‑
锂合金)或钢基材料。风扇叶片可包括使用不同材料制造的至少两个区域。例如，风扇叶片可以具有保护性的前缘，可以使用比叶片的其余部分更能抵抗冲击(例如来自鸟类、冰或其他材料)的材料制造。例如，这种前缘可以使用钛或钛基合金制造。因此，仅作为示例，风扇叶片可具有带有钛前缘的碳纤维或铝基本体(例如铝锂合金)。
[0022]如本文所述和/或要求保护的风扇可包括中央部分，风扇叶片可从该中央部分延伸，例如沿径向方向。风扇叶片可以以任何期望的方式附接到中央部分。例如，每个风扇叶片可包括固定件，该固定件可接合毂(或盘)中对应的槽。仅作为示例，这样的固定件可以是燕尾榫的形式，该燕尾榫可以插入和/或接合轮毂/盘中对应的槽，以便将风扇叶片固定到轮毂/盘上。
[0023]如本文所述和/或要求保护的燃气涡轮机的风扇可具有任何期望数量的风扇叶片，例如16、18、20或22个风扇叶片。
[0024]本领域技术人员将理解，除了相互排斥的情况外，关于上述任一方面描述的特征或参数可以应用于任何其他方面。此外，除非相互排斥，否则本文描述的任何特征或参数可应用于任何方面和/或与本文描述的任何其他特征或参数组合。
[0025]现在将仅以示例的方式参考附图来描述实施例，其中：
[0026]图1是燃气涡轮发动机的部分侧视图；
[0027]图2示出了复合风扇叶片的侧视图；
[0028]图3示出了铺设叶片预成型件的一部分的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造复合叶片的方法，所述方法包括：铺设操作，包括将纤维增强材料铺设在未扭转的铺设表面上，以制造叶片预成型件；以及，成型操作，包括成型所述叶片预成型件，以在所述叶片预成型件中引入扭转。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铺设操作包括将所述叶片预成型件的两个或更多个部分铺设在相应的所述铺设表面或每个相应的所述铺放表面上，并且随后在界面处将所述两个或更多个部分组合在一起以形成叶片预成型件。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述两个部分之间的所述界面对应于所述复合叶片的弧线。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述铺设操作包括铺设单一层板，使得所述预成型件的至少一些层板由单一层板的相应部分组成。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述铺设操作包括铺设纤维增强材料以提供多叶片预成型件，其中所述多叶片预成型件在各自的成型操作中单独地成型每个所述叶片预成型件之前，被切割成单独的叶片预成型件。6.根据权利要求4和5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔凡尼，
申请(专利权)人：劳斯莱斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：