风扇动叶片以及风扇制造技术

本发明专利技术提供风扇动叶片，其具有：由热固性或者热塑性树脂、与强化纤维的复合材料构成的叶片主体；由复合材料与叶片主体的基端一体形成的叶片根部；以及在叶片主体的前缘沿翼展方向延伸地安装的铠装。铠装具备铠装主体与从铠装主体的后端两侧一体地延伸突出的一对接合片，并且，被划分为铠装基端侧部分与铠装前端侧部分。铠装前端侧部分与铠装基端侧部分平滑地连续，并且，在翼展方向上具有铠装基端侧部分的长度以上的长度。与被吸入发动机壳体内的异物碰撞的径向最外侧的铠装前端侧部分上的假定碰撞位置的铠装主体的铠装长度在10%弦长以上60%弦长以下。风扇动叶片的前端边缘的铠装的铠装长度在40%弦长以上。上述风扇动叶片具有充足的耐冲击性，并且，能够实现简化以及轻型化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及将空气吸入在飞机发动机的发动机壳体内形成的发动机流道的风扇、 以及其风扇动叶片[fan rotor blade]。
技术介绍
近几年，在飞机发动机的领域内，树脂与强化纤维的复合材料(FRP)作为轻型且高 强度的材料而受到注目，并开发了使用这样的复合材料的各种风扇动叶片(参照下述专利 文献广4)。对于使用了上述的复合材料的风扇动叶片而言，叶片主体[blade body]由复合材 料构成。例如，叶片主体由环氧树脂等热固化树脂或者聚醚醚酮[polyetheretherketone] (PEEK)等热塑性树脂、与碳纤维等强化纤维的复合材料构成。另外，叶片主体具有负压面 [suction-side surface](凸面[convex surface])以及正压面[pressure-side surface] (凹面[concave surface])。在叶片主体的基端,一体形成有叶片根部[blade root]。叶片根部也由环氧树脂 等热固性树脂或者聚醚醚酮等热塑性树脂、与碳纤维等强化纤维的复合材料构成。另外，叶 片根部与形成于风扇盘外周的嵌合槽[joint slot]嵌合。在叶片主体的前缘[leading edge],设有保护前缘的销装[sheath]。销装沿翼 展方向延伸，其由金属构成。并且，也有如下情况，即，在叶片主体的后缘[trailing edge] (或者，前端边缘以及后缘)，设置加强叶片主体的防护装置。防护装置与铠装相同，由金属 构成。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2009-68493号专利文献2 日本特开2008-32000号专利文献3 :日本特开平9-217602号专利文献4 :美国专利第5375978号
技术实现思路
专利技术所要解决的课题为了充分确保风扇动叶片相对于被吸入发动机壳体内的鸟、冰板[ice slab]等异 物[obstacle]的耐冲击性，一般，不仅需要在叶片主体的前缘设置铠装，也需要如上述那 样地在后缘设置防护装置、或者使叶片主体变厚。但是，在叶片主体的后缘设有防护装置 的情况下，增加风扇动叶片的构成部件[components]，从而构成变得复杂，且妨碍实现轻型 化。另外，在使叶片主体变厚的情况下，气动力性能降低，且阻碍实现轻型化。本专利技术的目的在于，提供使用了复合材料的具有充足的耐冲击性的风扇动叶片、 以及使用了该风扇动叶片的风扇。用于解决课题的方法
本专利技术的第一个特征在于提供如下风扇动叶片，其在向形成于飞机发动机的发动 机壳体内的发动机流道吸入空气的风扇上使用，并由热固性或者热塑性树脂与强化纤维的 复合材料构成，其中，其具备叶片主体，其由上述复合材料构成，并在一侧具有负压面、且 在另一侧具有正压面；叶片根部，其由上述复合材料与上述叶片主体的基端一体形成，并能 够与形成于上述风扇的风扇盘的外周的嵌合槽嵌合；以及金属制的铠装，其在上述叶片主 体的前缘沿翼展方向延伸地进行安装，并保护上述前缘，上述铠装具备朝向前方逐渐地变 薄的铠装主体、以及从上述铠装主体的后端两侧一体地延伸突出的一对接合片，并且被划 分为上述叶片主体的基端侧的铠装基端侧部分与上述叶片主体的前端侧的铠装前端侧部 分，上述铠装前端侧部分与上述铠装基端侧部分平滑地连续，并且，在上述翼展方向上具有 上述铠装基端侧部分的长度以上的长度，与被吸入上述发动机壳体内的异物碰撞的径向最 外侧的上述铠装前端侧部分上的假定碰撞位置上的、上述铠装主体的铠装长度在10%弦长 以上60%弦长以下，上述风扇动叶片的前端边缘的上述铠装的铠装长度在40%弦长以上。此外，“风扇动叶片”不仅是狭义上的风扇动叶片，也包括向发动机壳体内吸入空 气的最上游侧的压缩机动叶片。另外，“铠装长度”指的是，连接风扇动叶片的前缘与后缘上 的相同翼展位置的方向的长度。根据上述第一个特征，假定碰撞位置的铠装主体的铠装长度在10%弦长以上60% 弦长以下，从而能够充分减少异物的碰撞能量。另外，风扇动叶片的前端边缘的铠装的铠装 长度在40%弦长以上，从而能够使由于异物与风扇动叶片的碰撞而在风扇动叶片的前端边 缘产生的应力波所引起的最大形变在基准允许最大形变以下。由此，不需要在叶片主体的 后缘等设置加强叶片主体的防护装置、或者使叶片主体变厚，就能够充分确保风扇动叶片 的耐冲击性。另外，不会导致风扇动叶片的气动力性能的降低，能够减少风扇动叶片的构成 部件，而能够简化风扇动叶片的构成，并且，能够使风扇动叶片轻型化。本专利技术的第二个特征在于提供如下风扇，其向形成于飞机发动机的发动机壳体内 的发动机流道吸入空气，其中，其具有风扇盘，其能够绕轴心旋转地设在上述发动机壳体 内，并在外周形成有多个嵌合槽；以及多个上述第一特征的风扇动叶片，它们分别与多个上 述嵌合槽嵌合。根据上述第二个特征，除了能够得到上述第一个特征所引起的效果，若由于飞机 发动机的运转而使风扇盘旋转，则使多个风扇动叶片与风扇盘一体旋转，从而能够向发动 机壳体内的发动机流道吸入空气。附图说明图1是风扇动叶片的一个实施方式的侧视图。图2是图1的I1-1I线放大剖视图。图3是具有上述风扇动叶片的飞机发动机的前方部分的侧剖视图。图4是表示假定碰撞位置的铠装主体的铠装长度k、与沿风扇动叶片的前端边缘 的铠装的铠装长度m的侧视图。图5是表示上述铠装长度k与异物的碰撞能量的关系的图。图6是表示风扇动叶片的前端边缘上的离前缘的位置与该位置的前端边缘的最大形变的关系的图。具体实施方式首先，对实现具有充足的耐冲击性的风扇动叶片时得到的两个新的方案进行说明。参照图4以及图5对第一个新的方案进行说明。如图4所示，将铠装前端部分 [sheath top segment] 51T在与异物(被吸入发动机壳体内的鸟、冰板等)的假定碰撞位置 P (径向最外侧位置)的销装主体[sheath main body](参照从图2所示的销装51整体中 除去了接合片55、57的铠装主体53)的弦向的长度设为铠装长度k。此处，如图5的图表所 示，若将铠装长度k设为10%弦长(=风扇动叶片的弦向全长的10%的长度)以上，则能够减 少异物的碰撞能量，并且，即使将铠装长度k设为比60%弦长更长，也不会提高碰撞能量的 减少效果。此外，假定碰撞位置P基于假定的异物的大小、风扇动叶片23的大小等而具体 决定。参照图4以及图6对第二个新的方案进行说明。如图4所示，将沿风扇动叶片23的 前端边缘的铠装51(参照图2所示的铠装51整体)的长度设为铠装长度m。此处，如图6所 示，若将铠装长度m设为40%弦长以上，则能够使由于异物的冲击而在风扇动叶片23的前 端边缘产生的应力波所引起的最大形变在基准允许最大形变[maximum allowable strain criterion]以下。此外，“基准允许最大形变”指的是，认为经验或者试验方面能够允许的 风扇动叶片的如端边缘的最大形变。此外，对于图6所示的以铠装长度m为单位的离前缘开始的位置与前端边缘的最 大形变的关系而言，基于当离地时被吸入发动机壳体3内的2. 53磅(约1. 15千克)的异物 在假定碰撞位置碰撞的条件，根据冲击响应解析来求出。参照图f图3对风扇动叶片23 (以及使用了该风扇动叶片23的风扇I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】2010.07.15 JP 2010-1607091.一种风扇动叶片，其在向形成于飞机发动机的发动机壳体内的发动机流道吸入空气的风扇上使用，并由热固性或者热塑性树脂与强化纤维的复合材料构成， 上述风扇动叶片的特征在于，具备 叶片主体，其由上述复合材料构成，并在一侧具有负压面、且在另一侧具有正压面； 叶片根部，其由上述复合材料与上述叶片主体的基端一体形成，并能够与形成于上述风扇的风扇盘的外周的嵌合槽嵌合；以及 金属制的铠装，其在上述叶片主体的前缘沿翼展方向延伸地进行安装，并保护上述前缘， 上述铠装具备朝向前方逐渐地变薄的铠装主体、以及从上述铠装主体的后端两侧一体地延伸突出的一对接合片，并且被划分为上述叶片主体的基端侧的铠装基端侧部分与上述叶片主体的前端侧的铠装前端侧部分， 上述铠装前端侧部分与上述铠装基端侧部分平滑地连续，并且，在上述翼展方向上具有上述铠装基端侧部分的长度以上的长度， 与被吸入上述发动机壳体内的异物碰撞的径向最外侧的...

【专利技术属性】
技术研发人员：室冈武，黑木博史，梶原林太郎，大渊健郎，
申请(专利权)人：株式会社IHI，
类型：
国别省市：