[发明专利]一种树脂基复合材料衬套

说明书

技术领域

本发明涉及到一种树脂基复合材料衬套，尤其涉及到一种发动机可调整流叶片用的高温树脂基复合材料衬套。

背景技术

现代高性能航空发动机压气机普遍使用可调整流叶片，以保证压气机的主要工作参数和必需的稳定性裕度。可调整流叶片使用的衬套装配在整流叶片轴颈和机匣孔之间，功能上要求密封、耐磨、灵活转动，结构上要求小而薄，尺寸精度高，并要求能在高温300℃下工作。国内发动机此处使用的是石墨填充聚酰亚氨树脂塑料类材料和采用表面渗氧工艺的钛合金材料，但使用寿命短，工艺复杂，造价高。国外研制的树脂基复合材料衬套，其技术是对我们保密的。由于树脂基复合材料具有轻质、减摩、高强、高韧的优点，能够满足衬套的功能要求。但其在航空领域通常用于制造大尺寸零件，如机匣、翼形件等，零件大而厚重；而对于直径小于20毫米，精度要求高(内孔直径为7₀^+0.2毫米)，壁薄(0.6毫米)的衬套零件，如何进行精确设计，掌握衬套设计、制造中的关键技术，设计、制造出合格的复合材料衬套，成为目前研制高性能发动机需要迫切解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为解决上述不足之处，满足高性能航空发动机压气机普遍使用可调整流叶片衬套的要求，而设计出一种满足航空发动机压气机可调整流叶片用的高温树脂基复合材料衬套。

(1)要解决的技术问题

本发明需要解决既保证复合材料衬套与机匣孔密封，又要保证整流叶片在衬套中能够灵活转动的问题，同时衬套选用的材料需要有一定的强度和适宜的制造工艺。

(2)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种树脂基复合材料衬套，结构上分为衬套圆柱段、衬套盘段和衬套转角半径R，一个可调整流叶片上安装一个或两个衬套；衬套圆柱段套装在可调整流叶片的轴颈上。衬套材料选用KL-SRE玻璃纤维套管与BMP316聚酰亚胺树脂组成的KL-SRE／BMP316复合材料，最高使用温度为300℃，能满足航空发动机压气机可调整流叶片衬套功用。

衬套的制造工艺为使用一种钢模具整体模压出复合材料衬套，具有完整的结构特性，使强度和韧性达到完美的结合。

对衬套的转角半径R处厚度尽可能加大，以保证有足够强度，但尺寸不能发生干涉，设计的衬套转角半径R处的厚度约为壁厚的1.0～1.9倍时，可满足衬套的功用要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

经过验证得出：复合材料衬套需采用玻璃纤维套管与高温聚酰亚胺树脂整体模压的制备工艺，从而发挥了连续纤维的承载作用，使衬套拥有高强、高韧的特性；在300℃下的力学性能与室温力学性能比较，保持率仍有80％左右。经过300℃，1000h的热老化后，复合材料的Tg从354℃升高到了389℃，失重率为13.35％，复合材料层压板仍保持了原有的形状，其纵向压缩强度的保持率仍有80％左右。衬套转角半径R处的厚度为壁厚的1.0～1.9倍时，能够满足衬套的强度及装配要求。复合材料衬套与叶片轴颈、衬套与机匣径向孔的装配间隙及工作状态的热膨胀间隙，符合《航空发动机设计手册》要求，各配合的零件尺寸无干涉，解决了前期设计的衬套易从盘根处断裂的问题。

附图说明

图1为2个衬套装在一个整流叶片上的示意图，

1-衬套 2-叶片轴颈 3-整流叶片

图2为衬套正视图。

4-衬套圆柱段 5-衬套转角半径R 6-衬套盘段

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明做进一步详述。以下实施只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

由图1和图2可知，一种树脂基复合材料衬套，衬套1由衬套圆柱段4、衬套转角半径R5和衬套盘段6组成，1个可调整流叶片3上安装有一个或两个衬套，衬套圆柱段4套装在叶片轴颈2上；衬套材料选用KL-SRE玻璃纤维套管与BMP316聚酰亚胺树脂组成的KL-SRE／BMP316复合材料，最高使用温度为300℃，能够满足航空发动机压气机可调整流叶片衬套功能要求。

衬套1的制造工艺为使用一种钢模具整体模压出复合材料衬套，具有较高的强度和韧性。

对衬套1的转角半径R5处厚度尽可能加大，以保证有足够强度，但不能发生尺寸干涉。设计的衬套转角半径R5处的厚度约为壁厚的1.0～1.9倍时，可满足衬套1的功用要求。