CN103174466A - 包括柔性末端的翼型件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括柔性末端的翼型件。翼型件、风扇组件和发动机包括至少一个翼型件，其包括根部部分、主体部分和末端部分。主体部分构造成从根部部分径向向外延伸，并且末端部分构造成从根部部分和主体部分径向向外延伸。翼型件包括吸力面和压力面，该吸力面和该压力面在前缘和后缘处联接在一起，并且在其间延伸。翼型件包括在末端部分处的柔性末端。柔性末端在弦向方向和翼展方向上至少沿着末端部分的部分延伸。柔性末端构造成提供沿着末端部分的波传播，使得紧邻末端部分和后缘的临界应变在外物碰撞期间减小。

Description

包括柔性末端的翼型件
技术领域
本文中出现的实施例大体涉及空气动力学表面，并且更特别地，涉及诸如翼型件的空气动力学表面的构造，该翼型件抵抗在外物碰撞期间经历的高表面应变。
背景技术
涡轮包括但不受限于燃气和蒸汽涡轮发电装备以及燃气涡轮航空发动机。涡轮发动机典型地包括：芯部发动机，其具有高压压缩机以压缩进入芯部发动机的空气流；燃烧器，燃料和压缩空气的混合物在该燃烧器中燃烧以产生推进气流；和高压涡轮，其由推进气流旋转，并且由较大直径轴连接以驱动高压压缩机。典型前风扇燃气涡轮发动机添加低压涡轮(位于高压涡轮后面)，其由较小直径同轴轴连接以驱动前风扇(位于高压压缩机前面)。低压压缩机有时被称为增压压缩机或者被简称为增压器。
涡轮发动机的风扇以及高压和低压压缩机具有涡轮叶片，每个涡轮叶片包括附接于柄部或燕尾部分的翼型件部分。常规燃气涡轮叶片设计典型地具有翼型件部分，其完全由诸如钛的金属制成，或者完全由连续纤维增强复合材料(CFRC)制成。全金属叶片在重量上为较沉重的，这导致较低燃料性能，并且需要更牢固的叶片附接件，而较轻全复合材料叶片更易受由于诸如飞鸟吸入事件的外物碰撞而产生的损坏的影响。已知混合叶片包括具有翼型件形状的复合材料叶片，其被用于侵蚀和外物碰撞的表面包层覆盖(其中，仅叶片末端以及表面包层的前缘部分和后缘部分包括金属)。燃气涡轮风扇叶片典型地为燃气涡轮航空发动机中的最大(且因此最重)的叶片，并且前风扇叶片将首先被飞鸟撞击影响。复合材料叶片典型地使用在重量是主要问题的应用中。然而，复合材料叶片由于它们的薄度而可在叶片中发展高应变区域，该叶片可易受在外物碰撞期间的故障的影响。为了降低叶片中的应变水平，合乎需要的是改变复合材料叶片的动态响应。
因此，存在对改进的风扇叶片的需要，该改进的风扇叶片提供抵抗在外物碰撞期间经历的高翼型件表面应变的轻质翼型件。
发明内容
根据一个示范性实施例，翼型件包括根部部分、主体部分和末端部分、吸力面和压力面以及柔性末端。主体部分构造成从根部部分径向向外延伸，并且其中，末端部分构造成从根部部分和主体部分径向向外延伸。吸力面和压力面在前缘和后缘处联接在一起，后缘在弦向方向上与前缘隔开，并且位于前缘下游。柔性末端在弦向方向和翼展方向上至少沿着末端部分的部分延伸。柔性末端构造成提供沿着末端部分的波传播，使得紧邻末端部分和后缘的临界应变在外物碰撞期间减小。
根据另一个示范性实施例，公开一种风扇组件。风扇组件包括盘；和联接于盘的多个风扇叶片。多个风扇叶片中的每个叶片包括根部部分、主体部分和末端部分、吸力面和压力面以及柔性末端。主体部分构造成从根部部分径向向外延伸，并且末端部分构造成从根部部分和主体部分径向向外延伸。吸力面和压力面在前缘和后缘处联接在一起，该后缘在弦向方向上与前缘隔开，并且位于前缘下游。柔性末端在弦向方向和翼展方向上至少沿着末端部分的部分延伸。柔性末端构造成提供沿着末端部分的波传播，使得紧邻末端部分和后缘的临界应变在外物碰撞期间减小。
根据又一个示范性实施例，公开一种风扇发动机。风扇发动机包括：芯部发动机，其对产生经过主流路径的燃烧气体而言是有效的；动力涡轮，其位于芯部发动机后面，并且包括第一和第二可反旋交错涡轮叶片列，它们对旋转驱动轴而言是有效的；风扇区段，其位于芯部发动机前面，包括连接于驱动轴的风扇叶片列，风扇叶片列包括多个翼型件，每个翼型件包括：根部部分、主体部分和末端部分、吸力面和压力面以及柔性末端。主体部分构造成从根部部分径向向外延伸，并且末端部分构造成从根部部分和主体部分径向向外延伸。吸力面和压力面在前缘和后缘处联接在一起，该后缘在弦向方向上与前缘隔开，并且位于前缘下游。柔性末端在弦向方向和翼展方向上至少沿着末端部分的部分延伸。柔性末端构造成提供沿着末端部分的波传播，使得紧邻末端部分和后缘的临界应变在外物碰撞期间减小。
在审阅结合若干附图和所附权利要求进行的下列详细描述之后，对本领域技术人员而言，本申请的这些和其他的特征和改进将变得显而易见。
附图说明
当参考附图阅读下列详细描述时，将更好地理解本发明的以上和其他的特征、方面和优点，在该附图中，同样的标记在所有附图中表示同样的部件，其中：
图1是示出涡轮风扇燃气涡轮发动机的示意截面图，该涡轮风扇燃气涡轮发动机包括具有根据实施例的柔性末端的翼型件；
图2是示出无涵道对旋风扇发动机的示意截面图，该无涵道对旋风扇发动机包括具有根据实施例的柔性末端的翼型件；
图3是示出根据实施例的柔性末端的翼型件的透视图；
图4是示出根据实施例的柔性末端的翼型件的侧视图；
图5是包括柔性末端的示范性翼型件的示意分解图，其示出根据实施例的压力面、吸力面和顶部部分；
图6是包括柔性末端的示范性翼型件的示意分解图，其示出根据实施例的压力面、吸力面和顶部部分；
图7是包括柔性末端的示范性翼型件的示意分解图，其示出根据实施例的压力面、吸力面和顶部部分；
图8是包括柔性末端的示范性翼型件的分解图，其示出方式，柔性末端以该方式邻接于根据实施例的主翼型件；
图9是根据实施例的图8的翼型件的示意局部截面图；
图10是包括柔性末端的示范性翼型件的分解图，其示出方式，柔性末端以该方式邻接于根据实施例的主翼型件；
图11是根据实施例的图10的翼型件的示意局部截面图；
图12是包括柔性末端的示范性翼型件的分解图，其示出方式，柔性末端以该方式邻接于根据实施例的主翼型件；和
图13是根据实施例的图12的翼型件的示意局部截面图。
部件列表
10发动机组件
12纵向中心线轴线
14上游方向
16下游方向
18外壳/短舱
20进气侧
22芯部发动机排气侧
24风扇排气侧
26进气侧
30风扇组件
32增压压缩机
34芯部燃气涡轮发动机
36低压涡轮
38出口引导静叶组件
39翼型件引导静叶
40多个风扇叶片
42风扇转子盘
44高压压缩机
46燃烧器
48高压涡轮
50多个叶片（增压压缩机）
52压缩机转子盘
54第一驱动轴
56第二驱动轴
58压缩空气流
59空气流的剩余部分
60发动机组件
62纵向中心线轴线
64上游方向
66下游方向
68外壳/短舱
70芯部发动机
72压缩机
74燃烧器
76高压涡轮
78前风扇区段
80第一风扇叶片列
82内反旋轴
84动力涡轮
86第二风扇叶片列
88外驱动轴
90多个圆周地隔开的翼型件/风扇叶片
100风扇叶片
102翼型件
104平台
105本体部分
106根部部分
108集成燕尾件
110第一轮廓侧壁
111吸力面
112第二轮廓侧壁
113压力面
114前缘
115金属前缘
116后缘
117混合后缘材料
118末端部分
119后缘转角
120柔性末端
122柔性材料
124基底材料
130风扇叶片
132叶片压力面
134叶片吸力面
136叶片顶面
138柔性末端
140柔性材料
142顶盖
144基底材料-复合材料
146金属前缘
148混合后缘
150压力面包层
152复合材料基底部分
160叶片
162叶片压力面
164叶片吸力面
166叶片顶面
170叶片
172叶片压力面
174叶片吸力面
176叶片顶面
180叶片
182柔性末端
184柔性末端材料
186叶片压力面
188叶片吸力面
190叶片顶面
192末端区域
194突出下缘
196凹槽
198翼型件180的最上边缘
200叶片
202柔性末端
204柔性末端材料
206叶片压力面
208叶片吸力面
210叶片顶面
212末端区域
214突出下缘
216凹槽
218翼型件180的最上边缘
220叶片
222柔性末端
224柔性末端材料
226叶片压力面
228叶片吸力面
230叶片顶面
232末端区域
234突出下缘
236凹槽
238翼型件180的最上边缘
240较厚后缘240。
具体实施方式
通常，提供用于制造翼型件的示范性设备和方法，该翼型件诸如但不受限于用于使用在并入空气动力学表面的装置中（并且更特别地，用于使用在旋转装置中）的翼型件。本文中描述的实施例不是限制性的，而仅是示范性的。应当理解，本文中公开的用于制作翼型件的示范性设备和方法可应用于任何类型的翼型件或空气动力学表面，诸如但不受限于风扇叶片、转子叶片、涵道风扇叶片、无涵道风扇叶片、涡轮发动机和风力涡轮。更特别地，本文中公开的用于制作翼型件的示范性设备和方法可应用于遭受外物碰撞的任何翼型件或空气动力学表面。
虽然结合涡轮风扇发动机（在本文中也被称为涡轮发动机）和开式转子推进系统（在本文中也被称为无涵道反旋前风扇高涵道比发动机或UDF）描述本文中描述的实施例，但是本领域技术人员应当理解，在适当修改的情况下，设备和方法可适合于包括翼型件的任何装置，该翼型件遭受外物碰撞，并且该翼型件对在外物碰撞期间经历的高表面应变的抵抗力是人们所关心的。
现在参考图1，图1示出示范性涡轮风扇燃气涡轮发动机组件10的示意图，该示意图具有纵向延伸的轴线或中心线12，其从前到后(在图1中从左到右)延伸穿过发动机组件10。穿过示出的示范性发动机的流动大体是从前到后的。朝向发动机的前面并远离发动机的后面的、平行于中心线的方向在本文中将被称为“上游”方向14，而平行于中心线的相反方向在本文中将被称为“下游”方向16。
发动机组件10具有外壳或短舱18，其大体限定发动机。发动机组件10还包括进气侧20、芯部发动机排气侧22和风扇排气侧24。进气侧20包括位于短舱18的前开口处的进气口26，并且进入发动机的流通过进气口26进入。风扇排气侧24包括位于短舱18的后端处的排气口或喷嘴(未示出)。流从排气口离开发动机组件10。
芯部发动机布置在短舱18内，并且包括风扇组件30、增压压缩机32、芯部燃气涡轮发动机34和低压涡轮36，其联接于风扇组件30和增压压缩机32。风扇组件30包括多个风扇叶片40或翼型件，其从风扇转子盘42大致径向向外地延伸。如下所述，风扇叶片40可构造成包括本文中描述的柔性末端，以抵抗在外物碰撞期间经历的高表面应变。
芯部燃气涡轮发动机34包括高压压缩机44、燃烧器46和高压涡轮48。增压压缩机32包括多个叶片50，其从联接于第一驱动轴54的压缩机转子盘52大致径向向外地延伸。高压压缩机44和高压涡轮48通过第二驱动轴56联接在一起。
在操作期间，通过进气侧20进入发动机组件10的空气被风扇组件30压缩。离开风扇组件30的空气流分开成使得，空气流的部分（并且更特别地，压缩空气流58）导引到增压压缩机32中，并且空气流的剩余部分59绕过增压压缩机32和芯部涡轮发动机34，并且在风扇排气侧24处通过固定静叶列（并且更特别地，出口引导静叶组件38，其包括多个翼型件引导静叶39）离开发动机组件10。更特别地，径向延伸的翼型件引导静叶39的圆周列利用成邻近风扇组件30，以施加空气流59的一些方向控制。多个转子叶片50压缩空气流58，并且朝向芯部燃气涡轮发动机34运送压缩空气流58。空气流58被高压压缩机44进一步压缩，并且运送到燃烧器46。来自燃烧器46的空气流58驱动旋转涡轮36和48，并且通过芯部排气侧22离开发动机组件10。
现在参考图2，图2示出无涵道对旋风扇发动机60，其包括具有根据实施例的柔性末端的翼型件。更特别地，示出包括纵向中心线轴线62的发动机组件60，纵向中心线轴线62从前到后(在图2中从左到右)延伸穿过发动机组件60。穿过示出的示范性发动机的流动大体是从前到后的。朝向发动机的前面并远离发动机的后面的、平行于中心线轴线62的方向在本文中将被称为“上游”方向64，而平行于中心线轴线62的相反方向在本文中将被称为“下游”方向66。
发动机组件60具有在中心线轴线62周围同轴地布置的外壳或外壳体68。外壳体68被常规地称为短舱，并且是非结构的，因为它不支撑发动机构件中的任何一个。因此，它可由诸如铝和/或复合材料的薄板金属构造。
发动机组件60还包括被称为芯部发动机70的气体发生器。这种芯部发动机包括单级或多级的压缩机72、燃烧器74和高压涡轮76。
在发动机60的前部处，设置前风扇区段78。风扇区段78包括连接于内反旋轴82的前端的第一风扇叶片列80，内反旋轴82在动力涡轮84与风扇区段78之间延伸。前风扇区段78包括连接于外驱动轴88的前端的第二风扇叶片列86，外驱动轴88还连接在动力涡轮84与风扇区段78之间。第一风扇叶片列80和第二风扇叶片列86中的每一个包括多个圆周地隔开的翼型件90或风扇叶片。风扇叶片列80和86是反旋的，这提供较高盘负荷和推进效率。应当理解，反旋风扇叶片列86用于移除由反旋风扇叶片列80给予的空气的在圆周构件上的旋涡。如下所述，叶片列80和86中的翼型件90可构造成包括本文中描述的柔性末端，以抵抗在外物碰撞期间经历的高表面应变，并且提供更坚固的风扇叶片。
现在转向图3和图4，图3和图4示出根据实施例的、构造成抵抗在外物碰撞期间经历的高表面应变的示范性风扇叶片。特别地，图3是空气动力学表面（并且更特别地，风扇叶片，其实施包括本文中公开的柔性末端的翼型件）的实施例的透视图。图4是图3的翼型件的压力面的侧视图，其中，同样的部件被相同地标记。更特别地，示出风扇叶片100，其与图1和图2的风扇叶片40，80和86大体相似，风扇叶片40，80和86可分别使用在与图1的发动机组件10大体相似的涡轮风扇燃气发动机组件或与图2的发动机组件60大体相似的开式转子发动机组件中。在优选实施例中，风扇叶片100可存在于前定位或后定位的叶片列中。在实施例中，风扇叶片100包括翼型件102、平台104和根部部分106。可选地，翼型件102可与但不受限于转子叶片和/或涡轮叶片一起使用。翼型件102进一步包括主体部分105和末端部分118，其中，主体部分105构造成从根部部分106径向向外延伸，并且其中，末端部分118构造成从根部部分106和主体部分105径向向外延伸。
在实施例中，根部部分106包括集成燕尾件108，其使翼型件102能够安装于盘，诸如风扇转子盘。翼型件102包括第一轮廓侧壁110和第二轮廓侧壁112。特别地，在实施例中，第一轮廓侧壁110限定翼型件102的吸力面111，并且第二轮廓侧壁112限定翼型件102的压力面113。侧壁110和112在前缘114和轴向地隔开的后缘116处联接在一起。后缘116在弦向方向上与前缘114隔开，并且位于前缘114下游。翼型件102包括在压力面113与吸力面111之间测量的、从前缘114延伸到后缘116的厚度，由此，翼型件厚度在翼展方向上变化。压力面113和吸力面111（并且更特别地，第一轮廓侧壁110和第二轮廓侧壁112）分别均从根部部分106纵向地或径向向外地延伸到末端部分118。可选地，翼型件102可具有任何常规的形状，带有或不带有燕尾件108或平台部分104。例如，翼型件102可与呈叶盘型构造的转子盘集成地形成，该转子盘不包括燕尾件108和平台部分104。
在实施例中，翼型件102包括在末端部分118处的柔性末端120。柔性末端120在由“x”指示的弦向方向上和在由“y”指示的翼展方向上至少沿着末端部分118的部分延伸。柔性末端102构造成提供沿着末端部分118的波传播，使得紧邻末端部分118和后缘116的临界应变在外物碰撞期间减小。
在实施例中，柔性末端120由翼型件102的部分限定，其由柔性材料122(以隐线示出)组成，柔性材料122诸如但不受限于聚氨基甲酸脂、聚脲、氟橡胶(FPM)、丁腈橡胶、三元乙丙(M-类)橡胶(EPDM)橡胶、环氧树脂，或它们的组合。在实施例中，材料可包含用于附加强度或刚度的一些纤维增强材料(例如，玻璃纤维)。与形成翼型件102的主体部分105的基底材料124相比，柔性材料122具有较低刚度。另外，柔性材料122具有提高的应变能力，由此设置用于更坚固的翼型件102。
在示范性实施例中，柔性末端120改变翼型件102（并且更特别地，风扇叶片100）在碰撞情况下时的动力学特性，以使沿着末端区域118的波传播以如下方式发生：接近末端区域118和后缘116的临界应变减小。用于薄板中的弯曲波的波速CB给定如下：
Figure 2012105576066100002DEST_PATH_IMAGE002
其中：ω：频率
h：板厚度
E,ρ,υ：分别为介质(板)的模量、密度和泊松比。
为了实现期望的效果，柔性末端120由柔性材料122组成，柔性材料122选择成使得波速以叶片100的基底材料124中的波速的至少两倍变化。在实施例中，柔性末端120由材料122组成，材料122具有比叶片基底材料124小至少两倍的波速。在又一个实施例中，柔性末端120由材料122组成，材料122具有比叶片基底材料124大至少两倍的波速。另外，与叶片基底材料124相比，柔性末端120由高应变致故障材料组成。在实施例中，柔性材料122包括刚度参数，其比叶片基底材料124柔韧大约8-10倍。本文中公开的新颖柔性末端120使翼型件102能够抵抗在外物碰撞期间经历的高表面应变。包含柔性材料122以形成柔性末端120改变风扇叶片102在碰撞情况下的动态响应。分析显示，这可最小化在碰撞情况期间的后缘116（更特别地，在后缘转角119处）的任何振荡作用。这进而可减少沿着后缘116发展的应变集中。通过减小后缘116处的应变，风扇叶片102更坚固，并且在碰撞情况期间更不易于故障。
如在图4中最佳地示出的，翼型件102可进一步包括后缘116处的混合后缘材料117(以虚线示出)。更特别地，翼型件102可包括诸如但不受限于S-玻璃的材料，以形成具有较高应变能力的后缘116。另外，翼型件102可进一步包括金属前缘115。
现在参考图5-10，图5-10示出与图3和图4的叶片100相似的、包括柔性末端部分的叶片的各种构造，该叶片用于使用在诸如图1的发动机组件10或图2的发动机组件60的发动机组件中。图5-7以示意分解图示出包括柔性末端的示范性翼型件，示出根据实施例的压力面、吸力面和顶部；图8-13示出翼型件吸力面的侧视图和示意局部截面端视图，它们示出柔性末端到翼型件的主体部分的附接构造。应当理解，同样的元件在图5-10和公开的实施例中具有同样的标记。
在图5中示出包括柔性末端的诸如风扇叶片的叶片130。更特别地，示出叶片130，其具有叶片压力面132、叶片吸力面134和叶片顶面136。叶片130构造成包括由柔性材料140组成的柔性末端138，柔性材料140布置在形成为叶片130的部分的、诸如金属顶盖的顶盖142内。柔性材料140在叶片顶面136上暴露。叶片130进一步由基底材料144组成，底材料144典型地由诸如现有技术中众所周知的复合材料的复合材料组成。如在本文中使用的，术语“复合材料”指的是在热固性或热塑性树脂基体中包含高强度纤维的材料。叶片130可进一步包括金属前缘146、混合后缘148、压力面包层150和复合材料主体部分152。
在图6中示出另一个实施例，图6示出包括柔性末端的诸如风扇叶片的叶片160。更特别地，示出叶片160，示出叶片压力面162、叶片吸力面164和叶片顶面166。叶片160构造成包括由柔性材料140组成的柔性末端138。柔性材料140至少沿着翼展方向上的翼型件长度的部分和至少沿着弦向方向上的翼型件弦长的部分在叶片顶面166、叶片压力面162和叶片吸力面164上暴露。叶片130进一步由顶盖142和基底材料144组成，顶盖142典型地由金属材料组成，基底材料144典型地由诸如现有技术中众所周知的复合材料的复合材料组成。叶片130可进一步包括金属前缘146、混合后缘148、压力面包层150和复合材料主体部分152。
在图7中示出包括柔性末端的诸如风扇叶片的叶片170的又一个实施例。更特别地，示出叶片170，示出叶片压力面172、叶片吸力面174和叶片顶面176。叶片170构造成包括由柔性材料140组成的柔性末端138。柔性材料140至少沿着翼展方向上的翼型件长度的部分和至少沿着弦向方向上的翼型件弦长的部分在叶片顶面176和叶片吸力面174上暴露。柔性材料140在叶片压力面172上被顶盖142覆盖，顶盖142典型地由金属材料组成。叶片130进一步由基底材料144组成，基底材料144典型地由诸如现有技术中众所周知的复合材料的复合材料组成。叶片130可进一步包括金属前缘146、混合后缘148、压力面包层150和复合材料主体部分152。
现在参考图8-13，图8-13以示意分解侧视图和示意局部截面端视图示出根据实施例的具有柔性末端的翼型件的多种构造。应当理解，同样的元件在所有公开的实施例中具有同样的标记。
在图8和图9中示出包括柔性末端182的翼型件180。翼型件180构造成与图6的翼型件160大体相似，其中，形成柔性末端182的柔性材料184在压力面186、吸力面188和叶片顶面190上暴露。在示出的实施例中，翼型件180的柔性末端182和主体部分192的最上部分形成为具有舌槽协作构造，如在图9中以局部截面端视图最佳地示出的。更特别地，柔性末端182包括突出的下部分194，其构造成坐落在凹槽196内，凹槽196形成在翼型件180的主体部分192的最上边缘198上。柔性末端182可由聚氨基甲酸脂材料形成，柔性末端182在相对于翼型件180的主体定位时坐落到凹槽187中，凹槽187形成在包括翼型件180的基底材料的复合材料中。这种构造增大在柔性末端182与下层基底材料之间的接触表面，因此增大在这些构件之间的结合力。从制造观点来看，这还是优选的。在图10和图11中示出包括柔性末端202的翼型件200。翼型件200构造成与图6的翼型件160大体相似，其中，形成柔性末端202的柔性材料204在压力面206、吸力面208和叶片顶面210上暴露。在示出的实施例中，翼型件200的柔性末端202和主体部分212的最上部分形成为具有舌槽协作构造，如在图11中以局部截面端视图最佳地示出的。更特别地，翼型件200的主体部分212包括突出的边缘214，其构造成坐落在形成在柔性末端202中的凹槽216内。柔性末端202可由聚氨基甲酸脂材料形成，柔性末端202在相对于翼型件200的主体定位时坐落到突出的边缘214上，突出的边缘214形成在包括翼型件200的基底材料的复合材料中。与前述构造相似，该构造提供在柔性末端202与基底材料之间的增大的结合力，并且从制作观点来看可为优选的。
在图12和图13中示出包括柔性末端222的翼型件220。翼型件220构造成与图6的翼型件160大体相似，其中，形成柔性末端222的柔性材料224在压力面226、吸力面228和叶片顶面230上暴露。在示出的实施例中，翼型件200的柔性末端222和主体部分232的最上部分形成为具有舌槽协作构造，如在图13中以局部截面端视图最佳地示出的，并且大体以与图10和图11中示出的实施例相同的方式构造。与先前描述的实施例相比，在该特别构造中，翼型件230的主体部分232的最上部分包括突出的边缘234，其在构造成坐落在形成在柔性末端222中的凹槽236内时成形成具有与柔性末端222的整个边缘构造相似的整个边缘构造，从而设置用于仅由柔性材料组成的柔性末端后缘240，并且因此具有与图10和图11的柔性末端202不同的动态响应。如先前所述，柔性末端232可由聚氨基甲酸脂材料形成，柔性末端232在相对于翼型件220的主体定位时坐落到突出的边缘234上，突出的边缘234形成在包括翼型件220的基底材料的复合材料中。虽然该构造在制作和结合能力方面提供与先前的两种构造相同的益处，但是在柔性末端222与主体部分232之间的这种逐渐过渡确保在过渡区域中没有升高的应变。包括以该方式构造的柔性末端的翼型件解决不稳定的空气动力学特性，其导致响应于外物碰撞的叶片应变和后缘的不稳定振荡作用。更特别地，包括如本文中所描述地构造的柔性末端的翼型件便于翼型件上的外物碰撞的不稳定翼型件响应的减小，使得应变和波传播便于减小。通过减少后缘（并且更特别地，后缘转角）处的应变，风扇叶片在碰撞情况期间不易故障。翼型件上的应变的减小可便于发动机系统性能提高（诸如，减小翼型件的总重量），同时提供后缘处的更坚固响应，该应变的减小由于响应于上游碰撞外物的后缘振荡而产生，并且由此产生翼型件上的高不稳定压力波动。因此，与使用不具有柔性末端的标准翼型件的发动机相比，发动机的效率和性能便于提高。在不增大叶片或静叶重量，不显著地降低空气动力学性能，并且对整个发动机系统(长度、重量、结构等)不具有任何其他影响的情况下，实现翼型件应变和航空力学负荷的减小。
在上面详细地描述包括风扇叶片的翼型件的示范性实施例。翼型件不受限于本文中描述的特定实施例，而是可应用于经受外物碰撞的任何类型的翼型件，诸如，风扇叶片、定子、机身或不稳定流体流。本文中描述的翼型件可结合其他叶片系统构件和其他发动机使用。
虽然本公开已经在典型实施例中被示出和描述，但是因为在不以任何方式背离本公开的精神的情况下，可作出各种修改和替换，所以它不意图受限于示出的细节。就此而言，只是利用常规实验的本领域技术人员可想到本文中公开的本公开的另外的修改和等同替代，并且所有这种修改和等同替代被认为在由随后的权利要求限定的本公开的精神和范围内。

Claims (23)

1. 一种翼型件，其包括：
根部部分、主体部分和末端部分，其中，所述主体部分构造成从所述根部部分径向向外延伸，并且其中，所述末端部分构造成从所述根部部分和所述主体部分径向向外延伸；
吸力面和压力面，所述吸力面和所述压力面在前缘和后缘处联接在一起，所述后缘在弦向方向上与所述前缘隔开，并且位于所述前缘下游；和
柔性末端，其在弦向方向和翼展方向上至少沿着所述末端部分的部分延伸，
其中，所述柔性末端构造成提供沿着所述末端部分的波传播，使得紧邻所述末端部分和所述后缘的临界应变在外物碰撞期间减小。
2. 根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，所述柔性末端由柔性材料组成。
3. 根据权利要求2所述的翼型件，其特征在于，所述柔性材料为聚氨基甲酸脂、聚脲、氟橡胶(FPM)、丁腈橡胶、三元乙丙(EPDM)橡胶和环氧树脂中的至少一个。
4. 根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，所述后缘由混合材料组成。
5. 根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，所述主体部分由复合材料组成。
6. 根据权利要求5所述的翼型件，其特征在于，所述柔性末端由柔性材料组成，使得响应于外物碰撞而行进穿过所述柔性末端的波速以行进穿过所述翼型件的主体部分的波速的至少两倍变化。
7. 根据权利要求6所述的翼型件，其特征在于，行进穿过所述柔性末端的所述波速比行进穿过所述叶片的主体部分的所述波速小至少两倍。
8. 根据权利要求6所述的翼型件，其特征在于，行进穿过所述柔性末端的所述波速比行进穿过所述叶片的主体部分的所述波速大至少两倍。
9. 根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，所述柔性末端至少部分地布置在顶盖内。
10. 根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，所述翼型件为风扇叶片、转子叶片、涵道风扇叶片、无涵道风扇叶片或风力涡轮叶片中的一个。
11. 根据权利要求10所述的翼型件，其特征在于，所述翼型件为无涵道风扇发动机的风扇叶片。
12. 一种风扇组件，其包括：
盘；和
联接于所述盘的多个风扇叶片，所述多个风扇叶片中的每个叶片包括：
       根部部分、主体部分和末端部分，其中，所述主体部分构造成从所述根部部分径向向外延伸，并且其中，所述末端部分构造成从所述根部部分和所述主体部分径向向外延伸；
       吸力面和压力面，所述吸力面和所述压力面在前缘和后缘处联接在一起，所述后缘在弦向方向上与所述前缘隔开，并且位于所述前缘下游；和
       柔性末端，其在弦向方向和翼展方向上至少沿着所述末端部分的部分延伸，
       其中，所述柔性末端构造成提供沿着所述末端部分的波传播，使得紧邻所述末端部分和所述后缘的临界应变在外物碰撞期间减小。
13. 根据权利要求12所述的风扇组件，其特征在于，每个风扇叶片构造成便于与外物碰撞相关的、在所述后缘处的应变的减小。
14. 根据权利要求12所述的风扇组件，其特征在于，所述柔性末端由柔性材料组成，使得行进穿过所述柔性末端的波速以行进穿过所述叶片的主体部分的波速的至少两倍变化。
15. 根据权利要求14所述的风扇组件，其特征在于，行进穿过所述柔性末端的所述波速比行进穿过所述叶片的主体部分的所述波速小至少两倍。
16. 根据权利要求14所述的风扇组件，其特征在于，行进穿过所述柔性末端的所述波速比行进穿过所述叶片的主体部分的所述波速大至少两倍。
17. 根据权利要求12所述的风扇组件，其特征在于，所述柔性末端至少部分地布置在顶盖内。
18. 根据权利要求12所述的风扇组件，其特征在于，所述柔性末端和所述主体部分构造成处于舌槽协作关系。
19. 根据权利要求12所述的风扇组件，其特征在于，所述翼型件为风扇叶片、涵道风扇叶片、无涵道风扇叶片或风力涡轮叶片中的一个。
20. 根据权利要求19所述的风扇组件，其特征在于，所述翼型件为无涵道风扇发动机的风扇叶片。
21. 一种风扇发动机，其包括：
芯部发动机，其对产生经过主流路径的燃烧气体而言是有效的；
动力涡轮，其位于所述芯部发动机后面，并且包括第一和第二可反旋交错涡轮叶片列，所述第一和第二可反旋交错涡轮叶片列对旋转驱动轴而言是有效的；
位于所述芯部发动机前面的风扇区段，其包括连接于所述驱动轴的风扇叶片列，所述风扇叶片列包括多个翼型件，每个翼型件包括：
       根部部分、主体部分和末端部分，其中，所述主体部分构造成从所述根部部分径向向外延伸，并且其中，所述末端部分构造成从所述根部部分和所述主体部分径向向外延伸；
       吸力面和压力面，所述吸力面和所述压力面在前缘和后缘处联接在一起，所述后缘在弦向方向上与所述前缘隔开，并且位于所述前缘下游；和
       柔性末端，其在弦向方向和翼展方向上至少沿着所述末端部分的部分延伸，
       其中，所述柔性末端构造成提供沿着所述末端部分的波传播，使得紧邻所述末端部分和所述后缘的临界应变在外物碰撞期间减小。
22. 根据权利要求21所述的风扇发动机，其特征在于，所述翼型件构造成便于与外物碰撞相关的、在所述后缘处的应变的减小。
23. 根据权利要求21所述的风扇发动机，其特征在于，所述柔性末端由柔性材料组成，使得行进穿过所述柔性末端的波速以行进穿过所述翼型件的主体部分的波速的至少两倍变化。
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