CN103429909B - 导流叶片安装结构及风扇 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种导流叶片安装结构，在导流叶片（31）的叶片接合面（39）上形成第一嵌合部（41），在风扇框架（33）上一体地连结有以金属为构成材料的支撑部件43，在支撑部件（43）的支撑接合面（53）上形成与第一嵌合部（41）嵌合的第二嵌合部（59）。

Description

导流叶片安装结构及风扇
技术领域
本发明涉及用于将航空器发动机的风扇所用于的并且对空气的流动进行整流的导流叶片安装在风扇框架或风扇壳体上的导流叶片安装结构等。
背景技术
航空器发动机的风扇将空气吸入到形成在筒状的发动机主体（发动机内筒）的内部的环状的中心流道（主流道）、以及形成在发动机主体的外侧所配设的筒状的风扇壳体的内周面与发动机主体的外周面之间的旁通流道。并且，风扇的一般结构如下。
在发动机主体的前部能旋转地设有风扇盘，在该风扇盘的外周面以等间隔设有多个风扇动叶片。另外，在发动机主体与风扇壳体之间的风扇动叶片的下游侧沿圆周方向等间隔地设有多个导流叶片，多个导流叶片对吸入旁通流道的空气的流动进行整流。
在此，多个导流叶片存在除了对空气的流动进行整流的功能外，还具有作为一体地连结作为发动机主体的一部分的风扇框架与风扇壳体的结构体的功能的情况、只具有对空气的流动进行整流的功能的情况。在前者的情况下，导流叶片通常将铝合金等金属作为构成材料。在后者的情况下，导流叶片通常以铝合金等金属、或环氧树脂等热固化性树脂与碳纤维等强化纤维的复合材料为结构材料。另外，在后者的情况下，使用沿圆周方向隔着间隔配设在导流叶片的下游侧且以铝合金等金属为构成材料的多个支撑件，使支撑件具有作为上述结构体的功能。
另外，作为本发明的相关现有技术，具有专利文献1～专利文献3表示的现有技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第5320490号说明书
专利文献2：专利2766423号公报
专利文献3：日本特开平5-149148号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，近年来，根据以提高航空器发动机的燃烧消耗量为目的的高分支比化的要求，具有风扇直径（风扇的直径）变大的倾向，伴随于此，促进风扇的轻量化、即、航空器发动机的轻量化是迫切的。另一方面，如上所述，在导流叶片以铝合金等金属为构成材料的情况下，与以重量轻的复合材料为构成材料的情况相比，风扇的重量、即航空器发动机的重量增大。另外，即使是导流叶片以重量轻的复合材料为构成材料的情况，也能够促进导流叶片自身的轻量化，但需要以铝合金等金属为构成材料的多个支撑件，难以充分地促进风扇的轻量化、换言之难以促进航空器发动机的轻量化。
因此，本发明的目的在于提供能够充分地促进航空器发动机的轻量化的、新的结构的导流叶片安装结构等。
用于解决课题的方法
本发明的第一方案是用于将导流叶片安装在上述航空器发动机的风扇框架或风扇壳体上的导流叶片安装结构，该导流叶片用于航空器发动机的风扇，而且以热固化性树脂或热塑性树脂和强化纤维的复合材料为构成材料，并且对空气的流动进行整流，在上述导流叶片的端部侧（径向内端侧或径向外端侧）形成叶片接合面，在上述导流叶片的上述叶片接合面上形成第一嵌合部，将以金属为构成材料的支撑部件一体地连结在上述风扇框架或上述风扇壳体上，在上述支撑部件形成与上述导流叶片的上述叶片接合面接合的支撑接合面，在上述支撑部件的上述支撑接合面上形成与上述导流叶片的上述第一嵌合部嵌合的第二嵌合部。
优选作为上述第一嵌合部，在上述叶片接合面上形成向与径向正交的方向突出的叶片突起部。另外，优选作为上述第二嵌合部，在上述支撑接合面上形成有向上述正交的方向凹入的支撑凹部。
优选上述导流叶片具有形成为薄板状的上述复合材料的层叠结构。该情况下，在层叠的上述薄板状的复合材料的间隙中的一个上设有用于形成上述叶片 突起部的突起形成部件。
优选上述突起形成部件是多个薄板状的复合材料的层叠体。
优选上述突起形成部件是由短纤维强化复合材料或三维纤维强化复合材料构成的块料。
优选上述突起形成部件由互相独立的多个薄板状的复合材料构成。该情况下，上述突起形成部件的各上述薄板状的复合材料设在形成上述层叠结构的上述薄板状的复合材料的间隙中的至少两个上。
优选作为上述第一嵌合部，在上述叶片接合面上形成向与径向正交的方向凹入的叶片凹部。另外，优选作为上述第二嵌合部，在上述支撑接合面上形成向上述正交的方向突出的支撑突起部。
在上述导流叶片安装结构中，上述支撑部件的上述支撑接合面利用螺栓与螺母的连结力接合在上述导流叶片的上述叶片接合面上，在上述导流叶片的上述叶片接合面的相反侧的面与上述螺母或上述螺栓的头部之间设有将上述连结力传递到上述导流叶片的上述叶片接合面及上述支撑部件的上述支撑接合面上的传递部件。
本发明的第二方案是将空气吸入到形成于航空器发动机的筒状的发动机主体内部的环状的中心流道、以及形成于上述发动机主体的外侧所配设的筒状的风扇壳体的内周面与上述发动机主体的外周面之间的旁通流道的风扇，
具备方案一～八中任一项所述的导流叶片安装结构。
发明效果
根据本发明，由于能够相对于在上述航空器发动机工作中产生的径向的压缩负荷、径向的拉伸负荷、以及上述正交的方向的弯曲负荷充分地确保上述导流叶片的端部与上述风扇框架或上述风扇壳体之间的接合刚性，因此即使是上述导流叶片以复合材料为构成材料的情况下，除了对空气进行整流的功能外，上述导流叶片还能够具有作为一体地连结上述风扇框架与上述风扇壳体的结构体的功能。由此，不需要上述导流叶片以金属为构成材料、或在上述导流叶片的下游侧沿圆周方向隔有间隔地配设以金属为构成材料的多个支撑件，能够充分地促进上述风扇的轻量化、换言之能够充分地促进上述航空器发动机的轻量化。
附图说明
图1是具备本发明的第一实施方式的风扇的航空器发动机的前侧部分的半侧剖视图。
图2是表示本发明的第一实施方式的导流叶片安装结构的图。
图3是沿图2的III-III线的剖视图。
图4是表示本发明的第一及第二实施方式的叶片突起部及支撑凹部的剖视图。
图5是本发明的第一及第二实施方式的叶片突起部的剖视图，（a）～（c）表示叶片突起部的结构的例子。
图6是表示本发明的第一实施方式的导流叶片安装结构的另一样式的图，是相当于图3的图。
图7是具备本发明的第二实施方式的风扇的航空器发动机的前侧部分的半侧剖视图。
图8是表示本发明的第二实施方式的导流叶片安装结构的图。
图9是沿图8的IV-IV线的剖视图。
具体实施方式
（第一实施方式）
参照图1～图6说明本发明的第一实施方式。另外，图中，“FF”表示前方，“FR”表示后方。另外，本申请的“接合”是除了利用螺栓与螺母的连结力的接合外，还包括利用热装、粘结等的接合的意思。另外，“一体地连结”是以所连结的部件的相对位置不变化的方式连结该部件的意思。
如图1所示，本发明的第一实施方式的风扇1将空气吸入到形成于航空器发动机的筒状的发动机主体（发动机内筒）3的内侧的环状的中心流道5、以及形成于发动机主体3的外侧所配设的筒状的风扇壳体7的内周面与发动机主体3的外周面之间的旁通流道9中。并且，如下那样说明本发明的第一实施方式的风扇1的结构等。
在发动机主体3的前部通过轴承13能绕发动机轴心（风扇1的轴心）C旋转地设有风扇盘11，该风扇盘11同轴状且一体地连结在风扇1的后方所配设的低压涡轮（省略图示）的多级低压涡轮转子（省略图示）上。并且，在风 扇盘11的外周面沿圆周方向等间隔地设有多个嵌合槽（嵌合切口）15。
风扇动叶片17嵌合在风扇盘11的各嵌合槽15中而设置，换言之，在风扇盘11的外周面通过嵌合槽15沿圆周方向等间隔地设有多个风扇动叶片17。另外，在风扇盘11的各嵌合槽15的底面（里面）与各风扇动叶片17间前后地设有多个垫片19。并且，在风扇盘11的前侧一体地设有从前方保持多个风扇动叶片17的环状的前侧护圈21，在风扇盘11的后侧一体地设有从后方保持多个风扇动叶片17的环状的后侧护圈23。另外，前侧护圈21一体地连结在引导空气的头锥体25上，后侧护圈23同轴状且一体地连结在风扇1的后侧所配设的低压压缩机27的低压压缩机转子29上。
因此，通过利用航空器发动机的工作使风扇盘11旋转，使多个风扇动叶片17与风扇盘11一体地旋转，能够将空气吸入到中心流道5及旁通流道9。
在发动机主体3与风扇壳体7间的风扇动叶片17的下游侧沿圆周方向等间隔地设有多个导流叶片31，多个导流叶片31对吸入旁通流道9的空气（换言之，利用多个风扇动叶片17旋转的空气）的流动进行整流。另外，各导流叶片31以环氧树脂、苯酚树脂、聚酰亚胺树脂等热固化性树脂或聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚等热塑性树脂与碳纤维、芳族聚酰胺纤维、或玻璃纤维等强化纤维的复合材料为构成材料，例如成为在厚度方向上（导流叶片31的厚度方向）层叠形成为薄板状的复合材料的结构（多层结构）或三维织物结构。并且，各导流叶片31的径向内端部（基端部）一体地连结在作为发动机主体3的一部分的筒状风扇框架33的一对安装凸缘33f上，各导流叶片31的径向外端部（前端部）一体地连结在风扇壳体7的一对安装凸缘7f上。另外，在各邻接的导流叶片31的径向内端部（基端部）之间配设有平台35。
接着，对用于将导流叶片31（导流叶片31的径向内侧端部）安装在风扇框架33上的导流叶片安装结构37进行说明。
如图2及图3所示，在导流叶片31的径向内端部侧的前部及后部分别形成与径向（风扇1的径向）RD平行的叶片接合面39。另外，在导流叶片31的各叶片接合面39上形成向与径向RD正交的方向SD突出的侧视为梯形形状的作为第一嵌合部的叶片突起部41。如后所述，叶片突起部41与形成在支撑部件43上的作为第二嵌合部的支撑凹部59互相嵌合。例如，叶片突起部 41与支撑凹部59互相楔式配合。
图4是表示叶片突起部41（或后述的叶片突起部71）及支撑凹部59（或后述的支撑凹部89）的剖视图，表示叶片突起部41与支撑凹部59（或叶片突起部71与支撑凹部89）互相嵌合前的状态。如该图4所示，叶片突起部41例如形成为楔状，作为其侧面，具有朝向支撑凹部59两者的间隔逐渐变小的锥面（倾斜面）41a、41a。在叶片突起部41与支撑凹部59嵌合时，这些锥面41a、41a与支撑凹部59的下摆面59a、59a抵接，规定导流叶片31相对于支撑部件43的位置。
图5中（a）～（c）是导流叶片31具有形成为薄板状的复合材料32（以下称为复合材料薄板）的层叠结构时的叶片突起部41的剖视图。如上所述，导流叶片31也可以通过层叠多层上述复合材料薄板而构成。在该场合，在导流叶片31的形成有叶片突起部41的部分设有图5中（a）～（c）所示的突起形成部件42，其结果，形成作为叶片突起部41的突起。突起形成部件42设在层叠的复合材料薄板32的间隙中的至少一个上。例如，如图5中（a）及图5中（b）所示，既可以在上述间隙中的一个上设置突起形成部件42，也可以如图5中（c）所示，在邻接的复合材料薄板32、32的各间隙中的至少两个上设置作为突起形成部件42的复合材料薄板34。
图5中（a）所示的突起形成部件42是复合材料薄板34的层叠体。在层叠了形成导流叶片31的整体的复合材料薄板32的层压材料中的规定张数后，层叠成为该层叠体的复合材料薄板34的层压材料。并且，通过在其上层叠剩下的复合材料薄板32的层压材料并实施加热加压成形，与形成导流叶片31一起形成叶片突起部41。另外，在形成叶片突起部41（导流叶片31）时，可以在面向支撑凹部59的最表面的（最外）的复合材料薄板32上设置衬垫层36。衬垫层36为了补偿由成形后的复合材料薄板32的热收缩产生的叶片突起部41的尺寸的偏差，而根据需要实施研磨、切削。但是，在使用考虑上述热收缩而制造的模具的情况下，由于该尺寸的偏差能够忽略，因此也可以不设置衬垫层36。另外，在复合材料薄板32的层压材料的层叠前，可以预先将复合材料薄板34的层叠体形成为预制板状。在该场合，在层叠了规定张数的复合材料薄板32的层压材料后，载置该层叠体。并且，在其上层叠剩下的复合材料薄板32的层压材料并实施加热加压成形。
从上述制造工序可以看出，没有复合材料薄板34的强化纤维与复合材料薄板32的强化纤维的纤维结合，复合材料薄板32不切断内部的强化纤维地规定导流叶片31整体的形状。因此，导流叶片31的机械强度不会由于叶片突起部41的形成而受损。另外，复合材料薄板34既可以由与复合材料薄板32相同的原材料构成，也可以由不同的原材料构成。
图5中（b）所示的突起形成部件42是由短纤维强化复合材料或立体纤维强化复合材料构成的块料（块体）。即，代替设置图5中（a）所示的复合材料薄板34的层叠体，设置单体的块料。在该场合，与图5中（a）的例子相同，在层叠了规定张数的复合材料薄板32的层压材料后，载置该块料。并且，通过在其上层叠剩下的复合材料薄板32的层压材料并实施加热加压成形，从而与形成导流叶片31一起形成叶片突起部41。在图5中（b）的例子的场合，复合材料薄板32也不切断内部的强化纤维地规定导流叶片31整体的形状。因此，导流叶片31的机械强度不会由于形成叶片突起部41而受损。另外，衬垫层36的设置与图5中（a）的例子相同，因此省略说明。
图5中（c）所示的突起形成部件42由设在邻接的复合材料薄板32、34的各间隙中的至少两个上的多个复合材料薄板34构成。各复合材料薄板34以夹着一张复合材料薄板32的方式互相独立（即分别地）设置，作为整体形成作为叶片突起部41的突起。叶片突起部41通过交替地层叠复合材料薄板32的层压材料与复合材料薄板34的层压材料并实施加热加压成形，从而与形成导流叶片31一起形成。在图5中（c）的例子的场合，复合材料32也不切断内部的强化纤维地规定导流叶片31整体的形状。因此，导流叶片31的机械强度不会由于形成叶片突起部41而受损。另外，衬垫层36的设置与图5中（a）的例子相同，因此省略说明。
在风扇框架33的各安装凸缘33f上利用螺栓45与螺母47的连结力一体地连结以铝合金或钛合金等金属为构成材料的支撑部件43，各支撑部件43包括侧视为T字形状的支撑部件主体49和一体形成在支撑部件主体49上的接合块料51。另外，在各支撑部件43的接合块料51上形成与径向RD平行的支撑接合面53，各支撑部件43的支撑接合面53利用螺栓55与螺母57的连 结力接合在导流叶片31的对应的叶片接合面39上。
作为与第一嵌合部互相嵌合的第二嵌合部，在各支撑部件43的支撑接合面53上形成有向正交的方向SD凹入的侧视为梯形形状的支撑凹部59。如图4所示，各支撑部件43的支撑凹部59作为其侧面，具有两者的间隔朝向叶片突起部41逐渐变大的下摆面（倾斜面）59a、59a，与导流叶片31的对应的叶片突起部41嵌合。换言之，支撑凹部59与叶片突起部41互相楔式配合。为了实现该嵌合，相对于两者的嵌合方向的、锥面41a、41a及下摆面59a、59a的各倾斜角相等。另外，各支撑部件43为前后独立的部件，但也可以构成为一个部件。
在导流叶片31的各叶片接合面39的相反侧的面与螺母47之间设有以铝合金或钛合金等金属为构成材料的传递部件61。各传递部件61将螺栓45与螺母47的连结力传递到导流叶片31的叶片接合面及支撑部件43的支撑接合面53上。为了适当地传递该连结力，传递部件61为具有充分的刚性的结构。该结构例如使用壁厚的平板（平板）或丁字工梁而形成。另外，传递部件61与支撑部件43相同，可以构成为一体地连结在风扇框架33的安装凸缘33f上。
在此，代替形成向与导流叶片31的各叶片接合面39正交的方向SD突出的侧视为梯形形状的叶片突起部41，形成向与各支撑部件43的支撑接合面53正交的方向SD凹入的支撑凹部59，如图6所示，作为第一嵌合部形成向与导流叶片31的各叶片接合面39正交的方向SD凹入的侧视为梯形形状的叶片凹部63，作为第二嵌合部形成向与各支撑部件43的支撑接合面53正交的方向SD突出并且与叶片凹部63嵌合（楔式配合）的支撑突起部65。另外，代替导流叶片31的叶片突起部41或叶片凹部63、支撑部件43的支撑凹部59或支撑突起部65呈侧视梯形状，也可以呈侧视三角形状。
接着，对用于将导流叶片31（导流叶片31的径向外侧端部）安装在风扇壳体7上的导流叶片安装结构67进行说明。如图1所示，风扇壳体7设置在发动机主体3（风扇框架33）的外侧，在它们之间划分供来自风扇7的排出空气流动的旁通流道9。
如图2及图3所示，在导流叶片31的径向外端部侧的前部及后部分别形成与径向RD平行的叶片接合面69。另外，在导流叶片31的各叶片接合面69 上形成向与径向RD正交的方向SD突出的侧视为梯形形状的作为第一嵌合部的叶片突起部71。
如图4所示，叶片突起部71例如形成为楔状，作为其侧面，具有朝向支撑凹部89两者的间隔逐渐变小的锥面（倾斜面）71a、71a。在叶片突起部71与支撑凹部89嵌合时，这些锥面71a、71a与支撑凹部89的下摆面89a、89a抵接，规定导流叶片31相对于支撑部件73的位置。
在导流叶片31通过层叠多张复合材料薄板32而构成的情况下，叶片突起部71利用与叶片突起部41相同的方法形成。即，在导流叶片31的形成有叶片突起部71的部分设有图5中（a）～（c）所示的突起形成部件42，从而形成作为叶片突起部71的突起。即使叶片突起部71，也可设置垫片层36。由于叶片突起部71的具体的形成方法及效果与叶片突起部41相同，因此省略在此的说明。
在风扇壳体7的各安装凸缘7f上利用螺栓75与螺母77的连结力一体地连结以铝合金或钛合金等金属为构成材料的支撑部件73，各支撑部件73包括侧视为T字形状的支撑部件主体79、和一体形成在支撑部件主体79上的接合块料81。另外，在各支撑部件73的接合块料81上形成与径向RD平行的支撑接合面83，各支撑部件73的支撑接合面83利用螺栓85与螺母87的连结力接合在导流叶片31的对应的叶片接合面69上。
在各支撑部件73的支撑接合面83上形成向正交的方向SD凹入的侧视为梯形形状的支撑凹部89。如图4所示，各支撑部件73的支撑凹部89作为其侧面具有朝向叶片突起部41两者的间隔逐渐变大的下摆面（倾斜面）89a、89a，嵌合在导流叶片31的对应的叶片突起部71上。换言之，支撑凹部89与叶片突起部71互相楔式配合。为了实现该嵌合，相对于两者的嵌合方向的、锥面71a、71a及下摆面89a、89a的倾斜角相等。另外，各支撑部件73为前后独立的部件，但也可以作为一个部件而构成。
在导流叶片31的各叶片接合面69的相反侧的面与螺母87之间设有以铝合金或钛合金等金属为构成材料的传递部件91，各传递部件91将螺栓85与螺母87的连结力传递到导流叶片31的叶片接合面69及支撑部件73的支撑接合面83。为了适当地传递该连结力，传递部件91为具有充分的刚性的结构。 该结构例如使用壁厚的平板（平板）或丁字工梁而形成。另外，传递部件91与支撑部件73相同，一体地连结在风扇壳体7的安装凸缘7f上。
在此，代替形成有向与导流叶片31的各叶片接合面69正交的方向SD突出的侧视为梯形形状的叶片突起部71，形成有向与各支撑部件73的支撑接合面83正交的方向SD凹入的支撑凹部89，如图6所示，作为第一嵌合部形成有向与导流叶片31的各叶片接合面69正交的方向SD凹入的侧视为梯形形状的叶片凹部93，作为第二嵌合部形成有向与各支撑部件73的支撑接合面83正交的方向SD突出且与叶片凹部93嵌合（楔式配合）的支撑突起部95。另外，代替导流叶片31的叶片突起部71或叶片凹部93、支撑部件73的支撑凹部89或支撑突起部95呈侧视梯形形状，也可以呈侧视三角形状。
接着，对本发明的第一实施方式的作用及效果进行说明。
在导流叶片31的叶片接合面39上形成叶片突起部41（或叶片凹部63），在叶片机架33的各安装凸缘33f上一体地连结以铝合金等金属为构成材料的支撑部件43，在支撑部件43的各支撑接合面53上形成与导流叶片31的叶片突起部41（或叶片凹部63）嵌合的支撑凹部59（或支撑突起部65），因此在发挥利用导流叶片31的叶片突起部41与支撑部件43的支撑凹部59（或导流叶片31的叶片凹部63与支撑部件43的支撑突起部65）的楔效果的状态下，能够将导流叶片31（导流叶片31的径向内端部）安装在风扇框架33上。由此，能够相对于在航空器发动机工作中产生的径向RD的压缩负荷、径向RD的拉伸负荷、以及正交的方向SD的弯曲负荷充分地确保导流叶片31的径向内端部与风扇框架33之间的接合刚性（接合强度）。
同样地，在导流叶片31的叶片接合面69上形成叶片突起部71（或叶片凹部93），在风扇壳体7的各安装凸缘7f上一体地连结以铝合金等金属为构成材料的支撑部件73，在支撑部件73的各支撑接合面83上形成与导流叶片31的叶片突起部71（或叶片凹部93）嵌合的支撑凹部89（或支撑突起部95），因此在发挥利用导流叶片31的叶片突起部71与支撑部件73的支撑凹部（或导流叶片31的叶片凹部93与支撑部件73的支撑突起部95）的楔效果的状态下，能够将导流叶片31（导流叶片31的径向外端部）安装在风扇壳体7上。由此，能够相对于在航空器发动机的工作中产生的径向RD的压缩负荷、径向 RD的拉伸负荷、以及正交的方向SD的弯曲负荷充分地确保导流叶片31的径向外端部与风扇壳体7之间的接合刚性（接合强度）。
因此，根据本发明的第一实施方式，由于能够相对于在航空器发动机工作中产生的径向RD的压缩负荷、径向RD的拉伸负荷、以及正交的方向SD的弯曲负荷充分地确保导流叶片31的径向内端部与风扇框架33之间的接合刚性、以及导流叶片31的径向外端部与风扇壳体7之间的接合刚性，因此即使是导流叶片31以复合材料为构成材料的情况下，除了对空气进行整流的功能外，还能使导流叶片31具有作为一体地连结风扇框架33与风扇壳体7的结构体的功能。由此，不需要导流叶片31以铝合金等金属为构成材料、沿圆周方向隔有间隔地将以铝合金等金属为构成材料的多个支撑件配设在导流叶片31的下游侧，能够促进风扇1的轻量化，换言之，能够充分地促进航空器发动机的轻量化。
（第二实施方式）
参照图7～图9说明本发明的第二实施方式。另外，图中，“FF”表示前方，“FR”表示后方。
如图7～图9所示，本发明的第二实施方式的风扇97将空气吸入到航空器发动机的环状的中心流道5及旁通流道9，除了具备与本发明的第一实施方式的风扇1的导流叶片安装结构67（参照图1～图4）不同的结构的导流叶片安装结构99这一点外，具有与本发明的第一实施方式的风扇1相同的结构要素。另外，对本发明的第二实施方式的风扇97的多个结构要素中、相当于本发明的第一实施方式的风扇1的各结构要素在图中标注相同符号。
导流叶片安装结构99用于较大的负荷（径向RD的压缩负荷、径向RD的拉伸负荷、以及正交的方向SD的弯曲负荷）未作用在导流叶片31与风扇壳体7之间的情况。具体地说，在导流叶片31的径向外端侧两股状地形成一对接合片101，导流叶片31的各接合片101利用螺栓103与螺母105的连结力接合在风扇壳体7的扩径部7e上。
并且，本发明的第二实施方式也能起到与本发明的第一实施方式相同的作用及效果。
另外，本发明不限定于上述实施方式的说明，能以多种样式实施。另外， 本发明所包括的权利范围不限定于这些实施方式。
产业上的可利用性
根据本发明，能够充分地促进风扇的轻量化、换言之能够充分地促进上述航空器发动机的轻量化。
符号说明
1—风扇，3—发动机主体，5—中心流道，7—风扇壳体，7f—安装凸缘，9—旁通流道，11—风扇盘，17—风扇动叶片，31—导流叶片，33—风扇框架，33f—安装凸缘，37、67—导流叶片安装结构，39、69—叶片接合面，41、71—叶片突起部（第一嵌合部），43、73—支撑部件，53、83—支撑接合面，59、89—支撑凹部（第二嵌合部），61、91—传递部件，63、93—叶片凹部（第一嵌合部），65、95—支撑突起部（第二嵌合部）。

Claims (7)

1.一种导流叶片安装结构，其用于将导流叶片安装在航空器发动机的风扇框架或设置在上述风扇框架外侧的风扇壳体上，该导流叶片用于上述航空器发动机的风扇，而且以热固化性树脂或热塑性树脂和强化纤维的复合材料为构成材料，并且对空气的流动进行整流，该导流叶片安装结构的特征在于，
在上述导流叶片的端部侧形成叶片接合面，
在上述导流叶片的上述叶片接合面上形成第一嵌合部，
将以金属为构成材料的支撑部件一体地连结在上述风扇框架或上述风扇壳体上，
在上述支撑部件上形成与上述导流叶片的上述叶片接合面接合的支撑接合面，
在上述支撑部件的上述支撑接合面上形成与上述导流叶片的上述第一嵌合部在与径向正交的方向楔式配合的第二嵌合部，
作为上述第一嵌合部，在上述叶片接合面上形成向与径向正交的方向突出的叶片突起部，
作为上述第二嵌合部，在上述支撑接合面上形成向上述正交的方向凹入的支撑凹部，
上述导流叶片具有形成为薄板状的上述复合材料的层叠结构，在层叠的上述薄板状的复合材料的间隙中的至少一个上设有用于形成上述叶片突起部的突起形成部件。
2.根据权利要求1所述的导流叶片安装结构，其特征在于，
上述突起形成部件是多个薄板状的复合材料的层叠体。
3.根据权利要求1所述的导流叶片安装结构，其特征在于，
上述突起形成部件是由短纤维强化复合材料构成的块料。
4.根据权利要求1所述的导流叶片安装结构，其特征在于，
上述突起形成部件是由三维纤维强化复合材料构成的块料。
5.根据权利要求1所述的导流叶片安装结构，其特征在于，
上述突起形成部件由互相独立的多个薄板状的复合材料构成，上述突起形成部件的各上述薄板状的复合材料设在形成上述层叠结构的上述薄板状的复合材料的间隙中的至少两个上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的导流叶片安装结构，其特征在于，
上述支撑部件的上述支撑接合面利用螺栓与螺母的连结力接合在上述导流叶片的上述叶片接合面上，在上述导流叶片的上述叶片接合面的相反侧的面与上述螺母或上述螺栓的头部之间设有将上述连结力传递到上述导流叶片的上述叶片接合面及上述支撑部件的上述支撑接合面上的传递部件。
7.一种风扇，其将空气吸入到形成于航空器发动机的筒状的发动机主体内部的环状的中心流道、以及形成于上述发动机主体的外侧所配设的筒状的风扇壳体的内周面与上述发动机主体的外周面之间的旁通流道，该风扇的特征在于，
具备权利要求1～权利要求6中任一项所述的导流叶片安装结构。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2958980B1 (fr) * 2010-04-14 2013-03-15 Snecma Dispositif redresseur pour turbomachine
US11035238B2 (en) * 2012-06-19 2021-06-15 Raytheon Technologies Corporation Airfoil including adhesively bonded shroud
CA2891293C (fr) 2012-11-13 2021-01-12 Snecma Preforme et aube monobloc pour turbomachine
JP6167677B2 (ja) * 2013-06-06 2017-07-26 株式会社Ihi ファンにおける翼及びファン
EP2821595A1 (fr) * 2013-07-03 2015-01-07 Techspace Aero S.A. Secteur d'aubes statorique à fixation mixte pour turbomachine axiale
JP2015135061A (ja) * 2014-01-16 2015-07-27 株式会社Ihi 翼の連結部構造及びこれを用いたジェットエンジン
FR3023325B1 (fr) * 2014-07-04 2016-07-15 Aircelle Sa Cadre arriere pour une structure d'inverseur de poussee a grilles de deviation
US10161266B2 (en) * 2015-09-23 2018-12-25 General Electric Company Nozzle and nozzle assembly for gas turbine engine
US10184344B2 (en) * 2015-10-20 2019-01-22 General Electric Company Additively manufactured connection for a turbine nozzle
FR3045099B1 (fr) * 2015-12-14 2018-01-26 Safran Aircraft Engines Entretoise pour assembler une aube sur un moyeu d'une turbomachine
US10760589B2 (en) * 2015-12-29 2020-09-01 General Electric Company Turbofan engine assembly and methods of assembling the same
US10443447B2 (en) 2016-03-14 2019-10-15 General Electric Company Doubler attachment system
FR3050759B1 (fr) * 2016-04-27 2020-02-07 Safran Aircraft Engines Ensemble de redressement de flux d'air et turbomachine comprenant un tel ensemble
US20180216576A1 (en) * 2016-10-14 2018-08-02 General Electric Company Supersonic turbofan engine
US10815804B2 (en) * 2017-04-04 2020-10-27 General Electric Company Turbine engine containment assembly and method for manufacturing the same
FR3072607B1 (fr) * 2017-10-23 2019-12-20 Safran Aircraft Engines Turbomachine comprenant un ensemble de redressement
FR3088367B1 (fr) * 2018-11-09 2020-11-20 Safran Aircraft Engines Ensemble de redresseur de flux
CN111577462A (zh) * 2020-05-25 2020-08-25 中国航发沈阳发动机研究所 一种发动机进气框架
US11555420B1 (en) 2021-08-20 2023-01-17 Raytheon Technologies Corporation Frame connection between fan case and core housing in a gas turbine engine
US11674415B2 (en) 2021-08-20 2023-06-13 Raytheon Technologies Corporation Front section stiffness ratio

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB802508A (en) * 1955-07-18 1958-10-08 Rolls Royce Improvements in or relating to fluid machines such as compressors and turbines
JPS5277909A (en) 1975-12-24 1977-06-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Vane for rotary machine
JPS5634006U (zh) * 1979-08-22 1981-04-03
JPS5828487B2 (ja) 1979-08-30 1983-06-16 日本フア−ネス工業株式会社 低ＮＯｘ燃焼方法および装置
FR2517779B1 (fr) 1981-12-03 1986-06-13 Snecma Dispositif d'amortissement des aubes d'une soufflante de turbomachine
JPS6245397A (ja) 1985-08-23 1987-02-27 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd 汚水処理装置
JPS6245397U (zh) * 1985-09-06 1987-03-19
US5013216A (en) * 1988-09-09 1991-05-07 Airfoil Textron Inc. Composite blade perform with divergent root
US5222360A (en) * 1991-10-30 1993-06-29 General Electric Company Apparatus for removably attaching a core frame to a vane frame with a stable mid ring
JP2766423B2 (ja) 1991-05-28 1998-06-18 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 取り外し可能なターボファン・エンジン組立体
JPH06105048B2 (ja) 1991-05-28 1994-12-21 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ コアフレームを静翼フレームに安定中央リングで着脱自在に取付ける装置
FR2685383B1 (fr) 1991-12-18 1994-02-11 Snecma Bras structural du carter d'une turbomachine.
US5375978A (en) * 1992-05-01 1994-12-27 General Electric Company Foreign object damage resistant composite blade and manufacture
US5272869A (en) * 1992-12-10 1993-12-28 General Electric Company Turbine frame
CA2231986A1 (en) 1997-01-10 1999-09-12 Masahito Kataoka Stationary blade of integrated segment construction and manufacturing method therefor
JPH10196308A (ja) 1997-01-10 1998-07-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 一体化セグメント構造静翼及びその製造方法
JP4100005B2 (ja) 2002-03-01 2008-06-11 株式会社Ｉｈｉ ジェットエンジン用翼と翼部の製造方法
DE60307302T2 (de) * 2003-12-18 2007-07-19 Techspace Aero S.A. Befestigungsvorrichtung für Statorschaufel, sowie Leitschaufelstufe eines Verdichters mit einer solchen Vorrichtung
JP2005194903A (ja) 2004-01-05 2005-07-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 圧縮機静翼環
US20050158171A1 (en) * 2004-01-15 2005-07-21 General Electric Company Hybrid ceramic matrix composite turbine blades for improved processibility and performance
RU40655U1 (ru) 2004-04-05 2004-09-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" Стоечный узел двигателя
JP4860941B2 (ja) 2005-04-27 2012-01-25 本田技研工業株式会社 整流部材ユニット及びその製造方法
US8079773B2 (en) 2005-10-18 2011-12-20 General Electric Company Methods and apparatus for assembling composite structures
US7614848B2 (en) * 2006-10-10 2009-11-10 United Technologies Corporation Fan exit guide vane repair method and apparatus
DE102006049818A1 (de) * 2006-10-18 2008-04-24 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Fanschaufel aus Textilverbundwerkstoff
US8894370B2 (en) 2008-04-04 2014-11-25 General Electric Company Turbine blade retention system and method
US8123463B2 (en) * 2008-07-31 2012-02-28 General Electric Company Method and system for manufacturing a blade
EP2196629B1 (fr) 2008-12-11 2018-05-16 Safran Aero Boosters SA Virole interne composite segmentée de redresseur de compresseur axial
US8662819B2 (en) * 2008-12-12 2014-03-04 United Technologies Corporation Apparatus and method for preventing cracking of turbine engine cases
FR2944839B1 (fr) * 2009-04-22 2014-05-09 Snecma Carter intermediaire de turbomachine d'aeronef comprenant des bras structuraux de raccord a fonctions mecanique et aerodynamique dissociees
EP2371521B1 (fr) * 2010-04-02 2014-07-02 Techspace Aero S.A. Procédé de fabrication d'un redresseur
US8550776B2 (en) 2010-07-28 2013-10-08 General Electric Company Composite vane mounting
US8690531B2 (en) * 2010-12-30 2014-04-08 General Electroc Co. Vane with spar mounted composite airfoil

Also Published As

Publication number Publication date
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CA2824281A1 (en) 2012-09-13
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US9470243B2 (en) 2016-10-18
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RU2013144741A (ru) 2015-04-20

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