[发明专利]组合式风扇叶片

说明书

本发明的目的在于提供一种组合式风扇叶片，包括金属体和复合材料体，金属体构造出叶片的前缘部，前缘部包括叶片前缘和部分压力面，金属体还构造出在叶片压力面侧形成的压力面侧结合缺口，压力面侧结合缺口具有压力面侧角部，压力面侧角部为锐角，复合材料体结合于压力面侧结合缺口并嵌入压力面侧角部，并且复合材料体的在叶片压力面侧的表面与部分压力面接续，形成叶片压力面。该组合式风扇叶片的结构可以提高叶片的抗冲击能力。

技术领域

本发明涉及一种组合式风扇叶片。

背景技术

大涵道比涡扇发动机具有耗油率低、起飞推力大、噪声低、迎风面积大等特点，被民用运输机广泛采用。而涡轮风扇中应用大尺寸、轻质风扇叶片一直是大涵道比涡扇发动机的关键技术。

复合材料与金属构成的组合式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，组合式风扇叶片也可以称之为混合结构风扇叶片，是一种轻质风扇叶片。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身。

例如，美国专利US9470097B2中，公开了一种用于燃气轮机的翼型件，其包括：芯体，芯体具有前缘、尾缘、在前缘和尾缘之间延伸的第一表面、以及在前缘和尾缘之间延伸的第二表面；前缘构件，前缘构件具有末端、从末端处的第一近端延伸到第一远端的第一支腿、从末端处的第二近端延伸到第二远端的第二支腿、以及位于前缘构件的末端处的第一支腿和第二支腿之间的内腔，其中，第一支腿的第一远端连接到芯体的第一表面，第二支腿的第二远端连接到芯体的第二表面；和加强构件，加强构件位于前缘构件的内腔内，加强构件连接到前缘构件的第一支腿的近端并且连接到前缘构件的第二支腿的近端。

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。

而金属与复合材料连接对连接界面的力学性能要求较高，特别是在叶片受冲击时容易发生界面分裂，导致金属与复合材料分离。相对单一材料的风扇叶片，组合式风扇叶片的复合材料和金属的连接界面位置抗冲击能力较弱，容易在鸟撞载荷等冲击作用下发生分离。

本发明旨在提供一种组合式风扇叶片，可以提高叶片的抗冲击能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种组合式风扇叶片，可以提高叶片的抗冲击能力，特别地，提高复合材料-金属界面的抗冲击能力。

本发明提供了一种组合式风扇叶片，包括金属体和复合材料体，所述金属体构造出叶片的前缘部，所述前缘部包括叶片前缘和部分压力面，所述金属体还构造出在叶片压力面侧形成的压力面侧结合缺口，所述压力面侧结合缺口具有压力面侧角部，所述压力面侧角部为锐角，所述复合材料体结合于所述压力面侧结合缺口并嵌入所述压力面侧角部，并且所述复合材料体的在叶片压力面侧的表面与所述部分压力面接续，形成叶片压力面。

在一个实施方式中，所述金属体还构造出在叶片吸力面侧形成的吸力面侧结合缺口，所述前缘部还包括部分吸力面；所述吸力面侧结合缺口具有吸力面侧角部，所述吸力面侧角部为锐角，所述复合材料体还结合于所述吸力面侧结合缺口并嵌入所述吸力面侧角部，并且所述复合材料体的在叶片吸力面侧的表面与所述部分吸力面接续，形成叶片吸力面。

在一个实施方式中，所述金属体构造出与所述叶片前缘在弦向上相对的一侧朝叶片尾缘延伸的弧形延伸部，所述弧形延伸部一直延伸到叶片尾缘，在所述弧形延伸部的压力面侧形成所述压力面侧结合缺口。

在一个实施方式中，所述金属体构造出与所述叶片前缘在弦向上相对的一侧朝叶片尾缘延伸的弧形延伸部，在所述弧形延伸部的压力面侧形成所述压力面侧结合缺口，所述复合材料体构造出叶片的尾缘部。

在一个实施方式中，所述弧形延伸部沿着所述组合式风扇叶片的中弧线延伸。