[发明专利]混合结构叶片、制造方法

说明书

一种混合结构叶片、制造方法以及缝合定位夹具。其中，所述缝合定位夹具包括压力面部，具有多个独立可拆卸的压力面段；吸力面部，具有多个独立可拆卸、同时与所述压力面段对应连接的吸力面段；所述压力面部与所述吸力面部限定缝合腔，用于包裹叶片。上述制造方法、缝合定位夹具具有缝合准确、适用性广、结构简单等优点，混合结构叶片具有加工成本低、结构稳定、抗鸟撞性能高等优点。

技术领域

本发明涉及一种混合结构叶片、制造方法以及缝合定位夹具。

背景技术

大尺寸、轻质风扇叶片是大涵道比民用航空发动机关键之一。目前国际上成功应用于产品的轻质大涵道比风扇叶片方案包括纯钛合金空心风扇叶片和复合材料-钛合金包边风扇叶片。如果用等效空心率(实际叶片减少的重量/相同尺寸的实心钛合金叶片重量)来衡量轻质风扇叶片的减重效果，全钛合金空心叶片已经达到40％的减重(即实际空心率)，而复合材料-钛合金包边叶片则已实现了60％以上等效空心率的减重。复合材料与金属构成的混合结构的风扇叶片因为有非常好的减重效果，成为各大发动机公司研制轻质大涵道比风扇叶片的主流方案。

国外现有的复合材料叶片采用钛合金包边结构来增强叶片的抗冲击性能，钛合金包边通过胶接固定于复合材料叶面。目前使用的复合材料风扇叶片的金属加强边受到传统加工工艺制约，国际上只有极少数的供应商具有加工金属加强边的能力，这造成了复合材料-钛合金包边风扇叶片的技术门槛和制造成本始终高居不下的现象。

金属与复合材料连接通常采用胶接的方式，这种连接方式对胶层的力学性能要求较高，特别是在叶片受冲击时容易发生脱胶、分层等损伤，导致金属与复合材料分离。此外，胶接工艺的复杂性同样制约着复合材料风扇叶片的发展。

针对采用胶接的方式的问题，可以采用其它连接方式进行，例如在叶片加工过程中，将金属与复合材料预制体缝合后共固化成型得到叶片。但在缝合过程中，需要有效地固定复合材料预制体与金属。因此本领域需要一种夹具进行混合结构叶片的缝合定位。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种缝合定位夹具。

本发明的另一个目的是提供一种混合结构叶片的制造方法。

本发明的又一个目的是提供一种混合结构的叶片。

根据本发明一方面的一种缝合定位夹具，包括压力面部，具有多个独立可拆卸的压力面段；吸力面部，具有多个独立可拆卸、同时与所述压力面段对应连接的吸力面段；所述压力面部与所述吸力面部限定缝合腔，用于包裹叶片。

在所述缝合定位夹具的一个或多个实施方式中，所述多个压力面段的每一个均包括腔体区以及位于腔体区两侧的边缘区；所述多个吸力面段的每一个均包括腔体区以及位于腔体区两侧的边缘区；所述多个压力面段的腔体区以及所述多个吸力面段的腔体区限定所述缝合腔；相邻所述压力面段的相邻边缘区通过定位销连接定位，或者相邻所述吸力面段的相邻边缘区通过定位销连接定位，并且任一压力面段与其相对的吸力面段之间的相邻边缘区可拆卸连接。

在所述缝合定位夹具的一个或多个实施方式中，任一压力面段与其相对的吸力面段之间的相邻边缘区通过紧固件可拆卸连接。

根据本发明另一方面的一种混合结构叶片的制造方法，包括：

提供缝合定位夹具，其中，

缝合定位夹具包括

压力面部，具有多个独立可拆卸的压力面段；

吸力面部，具有多个独立可拆卸、同时与所述压力面段对应连接的吸力面段；

所述压力面部与所述吸力面部限定缝合腔；

先将缝合定位夹具装配组合，以固定金属和复合材料预制体，拆卸需进行缝合的部位对应的由压力面段、吸力面段组合成的夹具段，对该部位缝合。