[发明专利]用于保护叶片免受冲击的包括芳族聚酰胺纤维的织物

说明书

本发明涉及一种用于涡轮机的风扇叶片(1)，包括：前缘(4)和吸力壁(6)，结构防护罩(10)，所述防护罩(10)被附接并固定至所述叶片(1)的前缘(4)并且包括附接至所述吸力壁(6)的吸力鳍片(11)，以及包括芳族聚酰胺纤维的织物(20)，所述织物被附接并固定至所述风扇叶片(1)的吸力壁(6)上，以使所述织物(20)在所述防护罩(10)的吸力鳍片(11)的外延部分中延伸，而不覆盖所述吸力鳍片(11)。

技术领域

本发明总体上涉及涡轮机领域，更具体地涉及这些涡轮机的风扇叶片及其制造方法。

本发明更具体地适用于由复合材料或金属材料制成的风扇叶片，并且其前缘包括金属结构防护罩。

背景技术

涡轮机的风扇叶片具有空气动力学表面、前缘、后缘以及连接前缘和后缘的压力侧壁和吸力侧壁。

涡轮机叶片，特别是风扇叶片，承受很大的机械应力和热应力，并且必须满足严格的重量和空间要求。因此，已经提出使用具有由聚合物基质致密化的纤维增强材料的复合材料叶片，这样的叶片比具有等效推进性能的金属叶片更轻并且具有令人满意的耐热性。

在发动机的认证和使用寿命期间，风扇叶片容易吞没鸟。因此，在叶片设计阶段对风扇叶片的机械性能进行优化，以符合认证规则。

如文献EP1908919中所述，已知的是，由复合材料制成的涡轮机的风扇叶片配备有金属结构防护罩，该金属结构防护罩在叶片的整个高度上延伸并且超过其前缘，并且包括配置成抵靠在叶片的压力表面和吸力表面上的鳍片。这样的防护罩确实在异物撞击风扇(例如鸟、冰雹或石头)时保护了复合材料叶片。尤其是，金属防护罩可保护叶片的前缘，避免由于纤维/基质脱粘而造成的分层、纤维断裂或损坏的风险。通过使前缘变薄，该防护罩进一步有助于叶片的刚性，这对于冲击时的频率和偏转方面以及叶片的空气动力学尤其是必需的。

那么，防护罩遵循叶片的前缘形状并且在后缘的方向上延伸，以便在叶片的脚部和尖端之间遵循叶片的压力表面和吸力表面的轮廓。以已知的方式，防护罩可以是金属部件，特别是钛质的，并且通常通过铣削例如材料块制成。

在与给定物体(尤其是鸟类)撞击时，该物体在吸力表面上显著滑动。常规地，因此调整防护罩的鳍片长度，尤其是吸力鳍片的长度，以使这些鳍片完全覆盖可能受到物体撞击的叶片部分(考虑可能会撞击风扇叶片的物体的尺寸、重量等)。然而，在风扇具有高转速且叶片数量减少的涡轮机上，与转速高和叶片数量大的风扇的情况相比，物体的撞击发生在更长的弦长上。具体地，随着风扇速度和风扇叶片数量的减少，要保护其免遭撞击的风扇叶片的轴向长度增加。

为了保护复合材料叶片，因此有必要显著增加防护罩的吸力鳍片的轴向长度(长至叶片弦的一半)。然而，由于质量(mass)、制造复杂性等原因，这种增加是不希望的或不可行的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于在吞没异物时保护由复合材料制成的旋转部件(特别是风扇)的叶片，而不会折损旋转部件的质量或其空气动力学的解决方案。

为此，本发明提供一种用于涡轮机的旋转部件的叶片，特别是用于涡轮机的风扇的叶片，该叶片包括：

前缘和吸力壁，

结构防护罩，所述防护罩被附接并固定至叶片的前缘，并且包括固定在吸力壁上的吸力鳍片，和

包括芳族聚酰胺纤维的织物，所述织物被附接并固定至叶片的吸力壁上，以使所述织物在防护罩的吸力鳍片的外延部分中延伸而不覆盖所述吸力鳍片。

上述叶片的某些优选但非限制性的特征如下，单独或组合使用：

所述织物包括二维织物；

所述织物被防护罩的吸气鳍片部分地覆盖；

所述织物邻接防护罩的吸气鳍片，但不与所述防护罩重叠；