CN105736462A - 空心叶片以及航空发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空心叶片以及航空发动机，涉及航空发动机技术领域。现有技术仍旧存在叶片空心率较低以及扩散连接或焊接处易发生破坏的技术问题。该空心叶片，包括叶片本体以及填充销，其中：叶片本体为增材工艺制造而成且叶片本体的内部存在中空内腔，叶片本体上还设置有与中空内腔相连通的增材工艺废料排出通道，填充销嵌于增材粉末排出通道上且抵接、支撑在增材工艺废料排出通道的内壁。该航空发动机包括风扇盘以及风扇叶片，风扇叶片为本发明提供的空心叶片，风扇盘上设置有榫槽，空心叶片的榫头部分上嵌有填充销的一端嵌于榫槽内。本发明用于提高空心叶片的空心率以及避免叶片结构中出现扩散连接或焊接引入的薄弱环节。

Description

空心叶片以及航空发动机

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，尤其涉及一种空心叶片以及设置该空心叶片的航空发动机。

背景技术

在增大推力和降低耗油率的需求驱使下，商用航空发动机的风扇直径有不断增大的趋势。设计经验表明，对于直径不超过1.6m的风扇，采用实心叶片时只需对轮盘进行适当加强即可满足设计要求(典型如CFM56-7采用24片实心风扇叶片)。但随着风扇直径的进一步加大，采用实心叶片会导致轮盘重量变得不可接受，为此国际几大航空发动机制造商均开展了对空心风扇叶片的研究，其中罗·罗公司在该方面取得最为显著的成就，在其产品RB211-535E4、RB211-524G/H，以及波音777和A330飞机配装的遄达(Trent)系列发动机上均采用了具有空心结构的风扇叶片。

目前空心风扇叶片结构设计面临的主要挑战，来自于它对钛合金焊接工艺的依赖性。典型如罗·罗公司第二代空心风扇叶片就必须考虑扩散连接/超塑成型(SPF/DB)工艺对结构设计提出的要求，例如：(1)芯板厚度的选择必须保证超塑成型过程中被撑薄后仍具有足够强度；(2)壁板厚度的选择应保证在超塑成型过程中能够克服芯板对其的粘结作用从而顺利贴模，避免不光滑的成型；(3)壁板与芯板的每一处扩散连接长度都不得低于工艺所允许的最小连接长度。现有空腔结构设计的基本落脚点在于工艺制造的可实现性，在考虑诸多来自工艺制造方面的要求后，所设计出的空心风扇叶片结构已与纯粹考虑结构强度性能的最优设计相去甚远，难以进一步提高结构的空心率水平。

本申请人发现：现有技术至少存在以下技术问题：

现有技术中，基于钛合金钎焊/扩散焊工艺的现有的空心风扇叶片结构的空心率一般不超过35％，由于相当一部分芯板从强度计算结果的角度来看属于冗余结构，以及焊接工艺对于壁板和芯板厚度的限制作用，40％左右的空心率大致是现有结构形式的最后极限。并且，试验表明扩散连接焊缝处的失效强度明显低于材料基体，在冲击、振动、疲劳等各项强度试验中扩散连接焊缝均被证明是风扇叶片结构中的薄弱环节。

由上可见，现有技术仍旧存在叶片空心率较低以及扩散连接或焊接处易发生破坏的技术问题。

发明内容

本发明的其中一个目的是提出一种空心叶片以及设置该空心叶片的航空发动机，解决了现有技术存在叶片空心率较低以及扩散连接或焊接处易发生破坏的技术问题。

本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明实施例提供的空心叶片，包括叶片本体以及填充销，其中：所述叶片本体为增材工艺制造而成且所述叶片本体的内部存在中空内腔，所述叶片本体上还设置有与所述中空内腔相连通的增材工艺废料排出通道，所述填充销嵌于所述增材粉末排出通道上且抵接、支撑在所述增材工艺废料排出通道的内壁。

在优选或可选的实施例中，所述叶片本体包括叶身部分以及榫头部分，所述中空内腔设置在所述叶身部分上，所述增材工艺废料排出通道设置在所述榫头部分上且形成所述榫头部分的内腔。

在优选或可选的实施例中，所述叶片本体还包括伸根段部分，所述中空内腔还设置在所述伸根段部分上，其中：

所述伸根段部分介于所述叶身部分以及榫头部分之间；

所述伸根段部分的外壁与所述叶身部分的外壁被流道线分隔开，所述伸根段部分的外壁与所述榫头部分的外壁被榫头上边界线分隔开。

在优选或可选的实施例中，所述填充销与所述增材粉末排出通道之间还设置有限位结构，所述限位结构能阻挡所述填充销进入所述中空内腔。

在优选或可选的实施例中，所述限位结构包括第一限位部以及第二限位部，所述第一限位部与所述第二限位部相接触，所述第一限位部与所述第二限位部两者其中之一设置在所述填充销的周向外壁上，所述第一限位部与所述第二限位部两者其中另一设置在所述增材粉末排出通道的内壁上。

在优选或可选的实施例中，所述第一限位部与所述第二限位部采用胶粘的方式连接，或者，所述第一限位部与所述第二限位部二者之间保持适度的过盈配合。

在优选或可选的实施例中，所述空心叶片处于静态时，所述第一限位部与所述第二限位部的接触压力不大于150MPa。

在优选或可选的实施例中，所述第一限位部为限位凸缘，所述第二限位部为限位凹面；或者，

所述第一限位部为第一限位锥面，所述第二限位部为第二限位锥面。

在优选或可选的实施例中，所述第一限位锥面以及所述第二限位锥面的锥角相等且均为5°～7°。

在优选或可选的实施例中，所述填充销上还设置有至少一个重量调整孔。

在优选或可选的实施例中，所述重量调整孔为沉孔且贯穿所述填充销嵌于所述增材粉末排出通道内的一端的端面。

在优选或可选的实施例中，所述沉孔的横截面为圆形或椭圆形，且所述沉孔的底面与所述沉孔的周向内壁的连接处设置有圆角或倒角。

在优选或可选的实施例中，所述增材工艺用废料包括金属粉末或金属丝材。

在优选或可选的实施例中，所述中空内腔与所述增材粉末排出通道内还设置有至少一条加强筋，其中：

所述加强筋将所述中空内腔分隔为互相独立的至少两个子中空内腔，且所述加强筋还将所述增材粉末排出通道分隔为互相独立的至少两个子增材粉末排出通道；

每个所述子中空内腔均与一个所述子增材粉末排出通道相连通；

(空心叶片)处于工作状态时每个所述子增材粉末排出通道内均嵌有一个所述填充销。

在优选或可选的实施例中，所述叶片本体的其中一侧部形成叶身吸力面，所述叶片本体的其中另一侧部形成叶身压力面，所述加强筋与所述叶身吸力面、所述叶身压力面的连接处设置有圆角或倒角。

在优选或可选的实施例中，至少一条所述加强筋的最大延伸方向经过垂直于所述叶片本体的最大延展方向的截面的厚度最大处。

在优选或可选的实施例中，所述加强筋从所述叶片本体的叶尖至叶根方向厚度尺寸逐渐增大。

在优选或可选的实施例中，所述中空内腔与所述增材粉末排出通道的连接处的所述叶片本体的内壁形成台阶状转折结构，其中：

所述台阶状转折结构包括依次相连的榫头上边界面以及所述增材粉末排出通道的内壁面，

所述增材粉末排出通道的周向内壁面与所述榫头上边界面之间存在夹角。

在优选或可选的实施例中，所述夹角为50°～120°。

本发明实施例提供的航空发动机，包括风扇盘以及风扇叶片，所述风扇叶片为本发明任一技术方案提供的空心叶片，其中：

所述风扇盘上设置有榫槽，所述空心叶片的榫头部分上嵌有所述填充销的一端嵌于所述榫槽内。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

本发明提供的空心叶片中的叶片本体为增材工艺制造而成，增材粉末排出通道的设置为增材工艺废料(例如：增材过程中产生的废弃金属粉末或金属丝材)的排出提供了极大的便利，采用增材工艺突破了扩散连接、焊接或超塑成型等工艺方面的约束条件和限制，消除了为满足扩散连接、焊接或超塑成型等工艺方面的约束条件和限制而附加的冗余结构，进而可以通过消除冗余结构从而大幅度地提高结构的空心率，所以解决了现有技术存在叶片空心率较低以及扩散连接或焊接处易发生破坏的技术问题。

同时，填充销的设置增强了叶片本体上设置增材粉末排出通道的部分的刚度和强度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的宽弦空心风扇叶片结构外形示意图；

图2为本发明实施例提供的宽弦空心风扇叶片的俯视示意图；

图3为本发明实施例提供的风扇叶片沿叶型厚度中面的剖分示意图；

图4为本发明实施例提供的风扇叶片处于工作状态时沿其叶型厚度中面的剖分示意图；

图5为本发明实施例提供的风扇叶片叶根的局部剖分示意图；

图6为本发明实施例提供的风扇叶片处于工作状态时其叶根的局部剖分示意图；

图7为本发明实施例提供的榫头空腔在榫头底部出口边上的尖锐圆角过渡的示意图；

图8为本发明实施例提供的榫头空腔在榫头底部出口边上的尖锐圆角过渡的示意图；

图9为本发明实施例提供的风扇叶片在1/3叶高处的叶身横截面的示意图；

图10为本发明实施例提供的风扇叶片在2/3叶高处的叶身横截面的示意图；

图11为本发明实施例提供的风扇盘及榫槽的结构装配有风扇叶片时的外形示意图；

图12为本发明实施例提供的风扇盘及榫槽的结构未装配风扇叶片的外形示意图；

图13为本发明实施例优选实施方式提供的风扇叶片的榫头底部出口边上形成的曲边四边形出口的剖分示意图；

图14为本发明实施例优选实施方式提供的风扇叶片的榫头底部出口边上形成的曲边四边形出口的整体示意图；

图15为本发明实施例提供的进气边榫头填充销在内端面上的开孔的整体示意图；

图16为本发明实施例提供的进气边榫头填充销在内端面上的开孔的剖分示意图；

图17为本发明实施例提供的进气边榫头填充销装配前与榫头进气边空腔的配合及定位的示意图；

图18为本发明实施例提供的进气边榫头填充销装配后与榫头进气边空腔的配合及定位的示意图；

图19为本发明实施例提供的排气边榫头填充销装配前与榫头排气边空腔的配合及定位的示意图；

图20为本发明实施例提供的排气边榫头填充销装配后与榫头排气边空腔的配合及定位的示意图；

图21为本发明实施例提供的风扇叶片沿叶型厚度中面的剖分示意图；

图22为本发明实施例提供的处于工作状态的风扇叶片沿叶型厚度中面的剖分示意图；

图23为本发明实施例提供的风扇叶片在1/3叶高处的叶身横截面的示意图；

图24为本发明实施例提供的风扇叶片在2/3叶高处的叶身横截面的示意图；

图25为本发明实施例提供的风扇叶片叶根的局部剖分示意图；

图26为本发明实施例提供的处于工作状态的风扇叶片叶根局部剖分示意图；

图27为本发明实施例优选实施方式提供的风扇叶片的榫头底部出口边上形成的曲边四边形出口的剖分示意图；

图28为本发明实施例优选实施方式提供的风扇叶片的榫头底部出口边上形成的曲边四边形出口的整体示意图；

图29为本发明实施例提供的榫头填充销在内端面上的开孔的剖分示意图；

图30为本发明实施例提供的榫头填充销在内端面上的开孔的整体示意图；

图31为本发明实施例提供的完成榫头填充销装配之前的风扇叶片的示意图；

图32为本发明实施例提供的完成榫头填充销装配之后的风扇叶片的示意图；

图33为本发明实施例提供的风扇叶片沿叶型厚度中面的剖分示意图；

图34为本发明实施例提供的处于工作状态的风扇叶片沿叶型厚度中面的剖分示意图；

图35为本发明实施例提供的风扇叶片叶根的局部剖分示意图；

图36为本发明实施例提供的处于工作状态的风扇叶片叶根局部剖分示意图；

图37为本发明实施例优选实施方式提供的风扇叶片的榫头底部出口边上形成的曲边四边形出口的剖分示意图；

图38为本发明实施例优选实施方式提供的风扇叶片的榫头底部出口边上形成的曲边四边形出口的整体示意图；

图39为本发明实施例提供的进气边榫头填充销、排气边榫头填充销在内端面上的开孔剖分的示意图；

图40为本发明实施例提供的进气边榫头填充销、排气边榫头填充销在内端面上的开孔的整体示意图；

图41为本发明实施例提供的完成榫头填充销装配之前的风扇叶片的示意图；

图42为本发明实施例提供的完成榫头填充销装配之后的风扇叶片的示意图；

图43为本发明实施例提供的风扇叶片沿叶型厚度中面的剖分示意图；

图44为本发明实施例提供的处于工作状态的风扇叶片沿叶型厚度中面的剖分示意图；

图45为本发明实施例提供的风扇叶片叶根的局部剖分示意图；

图46为本发明实施例提供的处于工作状态的风扇叶片叶根的局部剖分示意图；

图47为本发明实施例提供的风扇叶片的榫头底部出口边上形成的曲边四边形出口的剖分示意图；

图48为本发明实施例提供的风扇叶片的榫头底部出口边上形成的曲边四边形出口的整体示意图；

图49为本发明实施例提供的榫头填充销在内端面上的开孔的剖分示意图；

图50为本发明实施例提供的榫头填充销在内端面上的开孔的整体示意图；

图51为本发明实施例提供的完成榫头填充销装配之前的风扇叶片的示意图；

图52为本发明实施例提供的完成榫头填充销装配之后的风扇叶片的示意图；

附图标记：1、叶片本体；11、中空内腔；2、填充销；21、增材工艺废料排出通道；22、重量调整孔；110、叶身部分；114、榫头部分；112、伸根段部分；3、限位结构；31、第一限位部；32、第二限位部；4、加强筋；117、叶身吸力面；118、叶身压力面；5、台阶状转折结构；51、榫头上边界面；52、增材粉末排出通道的内壁面；305、风扇盘；306、榫槽；100、风扇叶片；111、流道线；113、榫头上边界线；115、进气边；116、排气边；

具体实施方式

下面可以参照附图图1～图52以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

本发明实施例提供了一种空心率高、结构强度大、刚性好的空心叶片以及设置该空心叶片的航空发动机。

下面结合图1～图52对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

实施例1：

如图1～图32所示，本发明实施例所提供的空心叶片，包括叶片本体1以及如图3所示填充销2，其中：叶片本体1为增材工艺制造而成且叶片本体1的内部存在中空内腔11，叶片本体1上还设置有与中空内腔11相连通的增材工艺废料(例如：金属粉末或金属丝材)排出通道21。增材工艺废料排出通道21形成了榫头部分114的内腔。填充销2嵌于增材粉末排出通道21上且抵接、支撑在增材工艺废料排出通道21的内壁。

本发明提供的空心叶片中的叶片本体1为增材工艺制造而成，增材粉末排出通道21的设置为增材工艺废料(例如：增材过程中产生的废弃金属粉末或金属丝材)的排出提供了极大的便利，采用增材工艺突破了扩散连接、焊接或超塑成型等工艺方面的约束条件和限制，消除了为满足扩散连接、焊接或超塑成型等工艺方面的约束条件和限制而附加的冗余结构，进而可以通过消除冗余结构从而大幅度地提高结构的空心率。同时，填充销2的设置增强了叶片本体1上设置增材粉末排出通道21的部分的刚度和强度。

作为优选或可选的实施方式，如图1所示叶片本体1包括叶身部分110以及榫头部分114，如图3所示的中空内腔11设置在叶身部分110上，增材工艺废料排出通道21设置在榫头部分114上且形成榫头部分114的内腔。榫头部分114的刚度在填充销2的抵接力以及支撑作用下不会低于技术要求的刚度和强度。

作为优选或可选的实施方式，叶片本体1还包括如图1所示伸根段部分112，中空内腔11还设置在伸根段部分112上，其中：

伸根段部分112介于叶身部分110以及榫头部分114之间。

伸根段部分112的外壁与叶身部分110的外壁被流道线111分隔开，伸根段部分112的外壁与榫头部分114的外壁被榫头上边界线113分隔开。

作为优选或可选的实施方式，如图17所示填充销2与增材粉末排出通道21之间还设置有限位结构3，限位结构3能阻挡填充销2进入中空内腔11。限位结构3可以阻挡填充销2进入中空内腔11，进而确保填充销2持久、稳定的起到抵接、支撑在所述增材工艺废料排出通道21的内壁保证榫头部分114的刚度要求。

作为优选或可选的实施方式，如图17所示限位结构3包括第一限位部31以及第二限位部32，第一限位部31与第二限位部32相接触，第一限位部31与第二限位部32两者其中之一设置在填充销2的周向外壁上，第一限位部31与第二限位部32两者其中另一设置在增材粉末排出通道21的内壁上。第一限位部31以及第二限位部32两者形成的配合结构具有结构紧凑，便于装配的优点。

作为优选或可选的实施方式，第一限位部31与第二限位部32可以采用胶粘的方式连接，也可以在二者之间保持适度的过盈配合。该结构可以保证填充销2与增材工艺废料排出通道21的内壁的连接强度，进而对增材工艺废料排出通道21的内壁起到更为持久、稳定的支撑作用。

作为优选或可选的实施方式，空心叶片处于静态时，第一限位部31与第二限位部32的接触压力不大于150MPa。该接触压力值一方面可以确保填充销2不会轻易脱落、松弛，另一方面，可以避免第一限位部31与第二限位部32接触压力过大而损坏。

作为优选或可选的实施方式，第一限位部31为限位凸缘，第二限位部32为限位凹面。限位凸缘与限位凹面形成的配合结构具有结构紧凑，配合关系持久、可靠的优点。

作为优选或可选的实施方式，如图15所示填充销2上还设置有至少一个重量调整孔22。可以通过改变重量调节孔的深度、形状或位置调节填充销2的刚度以及重量。

作为优选或可选的实施方式，如图5所示或图15所示重量调整孔22为沉孔且贯穿填充销2嵌于增材粉末排出通道21内的一端的端面。该结构不仅便于加工、制造，而且对填充销2主要承载外部压力的周向外壁的刚度造成的损失较少。

作为优选或可选的实施方式，沉孔的横截面为圆形或椭圆形，且沉孔的底面与沉孔的周向内壁的连接处设置有圆角或倒角，优选为圆角。上述结构的沉孔便于加工、制造，且不易出现应力集中，对填充销2造成的刚度损失较少。

作为优选或可选的实施方式，如图3所示中空内腔11与增材粉末排出通道21内还设置有至少一条加强筋4，其中：加强筋4可以根据叶片本体1的刚度和强度要求设置一条、两条或三条以上。

加强筋4将中空内腔11分隔为互相独立的至少两个子中空内腔，且加强筋4还将增材粉末排出通道21分隔为互相独立的至少两个子增材粉末排出通道。每个子中空内腔均与一个子增材粉末排出通道相连通。处于工作状态时每个子增材粉末排出通道内均嵌有一个填充销2。

上述结构较为简单，便于采用增材制造工艺制造、加工，而且加强筋4可以同时对中空内腔11、增材粉末排出通道21均起到良好的加固效果，有利于提高叶片本体1整体刚度的均一性。

作为优选或可选的实施方式，叶片本体1的其中一侧部形成叶身吸力面117，叶片本体1的其中另一侧部形成叶身压力面118，加强筋4与叶身吸力面117、叶身压力面118的连接处设置有圆角或倒角，优选为圆角。该结构有助于提高加强筋4与叶片本体1的连接处的刚度，避免应力集中的现象出现，进而可以提高叶片本体1承受气流压力的能力。

作为优选或可选的实施方式，至少一条加强筋4的最大延伸方向经过垂直于叶片本体1的最大延展方向的截面的厚度最大处。该结构有助于提高加强筋4对叶片本体1整体刚度和强度的增强效果，同时，可以保证叶片本体1叶身吸力面117与叶身压力面118刚度与强度的均一性。

作为优选或可选的实施方式，加强筋4从叶片本体1的叶尖至叶根方向厚度尺寸逐渐增大。该结构可以确保叶片本体1的根部强度更强，进而可以承受更大力度的气流冲击。

作为优选或可选的实施方式，中空内腔11与增材粉末排出通道21的连接处的叶片本体1的内壁形成如图5所示台阶状转折结构5，其中：

台阶状转折结构5包括依次相连的榫头上边界面51以及增材粉末排出通道21的内壁面52。榫头上边界面51为榫头远离风扇盘305的边界面。增材粉末排出通道21的周向内壁面52与榫头上边界面51之间存在夹角。台阶状转折结构5可以避免榫头空腔在榫头底部的出口边上出现尖锐的圆角过渡，由此避免了尖锐的圆角过渡引发的应力集中对叶片本体1的刚性造成的损坏，进而增强了叶片本体1整体的刚性。上述的夹角可以为50°～120°。该夹角数值范围不易出现应力集中，有助于确保叶片本体1的刚度达到设计要求，且便于加工、制造。

本发明实施例提供的航空发动机，包括如图11所示的风扇盘305以及风扇叶片100，风扇叶片100为本发明任一技术方案提供的空心叶片，其中：

风扇盘305上设置有榫槽306，空心叶片的榫头部分114上嵌有填充销2的一端嵌于榫槽306内。

该结构不仅可以确保风扇叶片100具有较高的空心率，重量较轻，而且可以避免填充销2脱出空心叶片，进而更为有效地保证了榫头部分114的刚性和强度。

下文结合附图图1～图32集中阐述本发明实施例1提供的优选技术方案：

如图1所示，本实施例中风扇叶片100从外部可以分为流道线111以上的叶身部分110，流道线111与榫头上边界线113之间的伸根段部分112，以及位于榫头上边界线113以下的榫头部分114。

如图2所示风扇叶片在工作时气流从进气边115流向排气边116，叶身吸力面117表面的气压小于叶身压力面118，叶片的转动方向从叶身吸力面117指向叶身压力面118，对气流做功从而达到增压的目的。

如图3所示加强筋201自叶片叶尖处沿展向一直延伸至榫头底面，与形成叶身吸力面/压力面的叶片壁板构成工字梁-单闭室结构，分别承受气动载荷及离心载荷引起的叶片弯矩与扭矩。根据有限元拓扑优化的结果，加强筋201的最佳布置方案是分别经过各个展向截面的叶型厚度最大处。根据等强度设计理论，加强筋201的厚度将沿叶尖至叶根方向逐渐增大；为避免应力集中，加强筋201与吸力面117、压力面118壁板的连接处采用圆角过渡。风扇叶片内部分为叶身空腔与榫头空腔，叶身空腔被加强筋201分隔成叶身进气边空腔202与叶身排气边空腔203，榫头空腔被加强筋201分隔成榫头进气边空腔204与榫头排气边空腔205。叶身进气边空腔202、叶身排气边空腔203分别通过榫头进气边空腔204与榫头排气边空腔205与外部空间相连通，增材过程中产生的剩余金属粉末得以由此排出。

本实施例中如图5所示台阶状转折结构5包括台阶状转折206以及台阶状转折207。叶身进气边空腔202与榫头进气边空腔204在榫头上边界的径向位置处存在台阶状转折206，叶身排气边空腔203与榫头排气边空腔205在榫头上边界的径向位置处存在台阶状转折207。

如图4、图5和图6所示风扇叶片100在工作状态时进气边榫头填充销208、排气边榫头填充销209需分别塞入榫头进气边空腔204、榫头排气边空腔205。

叶身空腔与榫头空腔间的台阶状转折206、207的作用是避免榫头空腔在榫头底部的出口边上出现形如图7、图8中所示的尖锐圆角过渡301与尖锐圆角过渡302。有限元数值模拟表明，尖锐圆角过渡301与尖锐圆角过渡302会引起巨大的应力集中，导致附近材料产生不可恢复的塑性变形，这是风扇叶片结构设计所不能允许的。叶身空腔与榫头空腔采用不同的截面形状源于受力状态的不同：叶身主要承受离心载荷引起径向拉伸应力，所以叶身空腔即使存在与进气边115、排气边116相对应的尖锐圆角过渡303与尖锐圆角过渡304，如图9、图10所示，也不会引起过大的局部应力(图9、图10分别为风扇叶片100在1/3叶高与2/3叶高处的叶身横截面，图中示出了加强筋201与吸力面117、压力面118壁板连接处采用的圆角过渡)；而榫头114在工作状态下会与风扇盘305的榫槽306在相互接触的表面上产生巨大的挤压作用力，如图11、12所示，这种情况下榫头底部的出口边上不能出现图7、图8中所示的尖锐圆角过渡301与尖锐圆角过渡302，否则其附近的榫头材料将很快进入压缩屈服状态，因而只有非常短的低周疲劳寿命。风扇叶片100在叶身进气边空腔202与榫头进气边空腔204之间加入台阶状转折206，在叶身排气边空腔203与榫头排气边空腔205之间加入台阶状转折207，就能消除榫头底部出口边上的尖锐圆角过渡，形成形状规则的曲边四边形出口，如图13、14所示，有限元数值模拟表明这种结构形式能够完全消除榫头部分的应力集中，有效保证了风扇叶片在设计寿命内不发生疲劳破坏。

如图15和图16所示，进气边榫头填充销208在内端面上开有两个圆孔213、214，通过改变它们的开孔直径、开孔位置以及开孔深度，可以对风扇叶片的重量与重心位置进行调节，补偿叶身部分在加工制造过程中产生的重量偏差，在装配时结合这种调节可以有效提高风扇转子的平衡特性。这种调节可以从以下几个方面提高风扇转子的平衡特性：(i)减小风扇盘上所装各风扇叶片的重量差；(ii)合理设计各个风扇叶片的重量以使各叶片的剩余不平衡量相互抵消补偿；(iii)合理设计各个风扇叶片的重量以使叶片的不平衡量抵消风扇盘的不平衡量。为避免应力集中，圆孔213、214的底边需要进行倒圆。

风扇叶片100在与风扇盘305进行装配前，进气边榫头填充销208应塞入榫头进气边空腔204，如图17、18所示，进气边榫头填充销208的周向侧壁210是与榫头进气边空腔204内壁对应的配合表面，处于进气边榫头填充销208头部的环形窄边211是与榫头进气边空腔204出口处的内凹面215相对应的配合表面，进气边榫头填充销208的头部凸缘面212是与榫头进气边空腔204出口处的环形窄壁216相对应的配合表面。风扇叶片处于工作状态时，进气边榫头填充销208依靠其头部的环形窄边211与榫头进气边空腔204出口处的内凹面215的相互配合进行定位，保证进气边榫头填充销208在离心载荷的作用下不会与风扇叶片100发生相对移动。为避免应力集中，榫头进气边空腔204与进气边榫头填充销208周边四角上的结构锐边均进行倒圆处理。

如图19和图20所示，排气边榫头填充销209的结构形式与进气边榫头填充销208类似，排气边榫头填充销209与榫头排气边空腔205间的配合及定位方式也和进气边榫头填充销208、榫头进气边空腔204类似。

根据增材制造的工艺特点，风扇叶片必须在其榫头部分留有足够宽敞的粉末排出通道，而榫头在榫槽的挤压作用下往往具有很高的应力水平，在其中开孔会显著降低榫头部分的强度储备。设计中留有榫头填充销208、209的目的和意义在于对榫头起增强作用，通过支撑金属粉末排出通道(榫头进气边空腔204与榫头排气边空腔205)的内壁，弥补开孔对榫头强度及刚度的削弱作用。有限元分析表明，榫头填充销208、209不仅能够大大降低榫头部分的应力水平，提高静强度储备系数，而且可以显著提高风扇叶根的结构刚性，减小工作状态下的叶身变形。

进气边榫头填充销208、排气边榫头填充销209上的开孔数量与形状不限于图15和图16中示出的样式，可以根据实际情况进行调整，但需要注意：风扇叶片100在工作状态时，进气边榫头填充销208与排气边榫头填充销209在支撑榫头空腔内壁的同时，其本身也受到来自榫槽306的挤压作用，因此所选择的开孔形式应不致对进气边榫头填充销208与排气边榫头填充销209的强度和刚度产生明显的削弱作用。

进气边榫头填充销208与榫头进气边空腔204，以及排气边榫头填充销209与榫头排气边空腔205间可以采用胶粘的方式连接，也可以在二者之间保持适度的过盈配合，但静态时产生的接触压力不得高于150MPa。

风扇叶片100在其内部空腔中只有一条沿展向一直延伸至榫头底面的加强筋，但实际上也可以拥有更多数量的加强筋。图21、22中的风扇叶片101的空腔内部有三条加强筋220、221、222，叶身空腔被三条加强筋隔为231、232、233、234四个部分，榫头空腔也被隔为223、224、225、226四个部分。随着加强筋数量的增多，它们与形成叶身吸力面/压力面的叶片壁板能够形成更多数量的工字梁-单闭室结构，风扇叶片的抗弯抗扭刚度均会相应得到增强，但也会付出更大结构重量作为代价。根据设计经验，对于旋转直径2m左右的风扇叶片，一条加强筋就能够满足结构强度设计要求，在加强筋数量超过三条以后，风扇叶片在强度刚度方面的增益就已经很难弥补结构重量增加带来的损失。加强筋数量以奇数为宜，因为最佳布置方案是处于中间的一根加强筋沿展向分别经过各个展向截面的叶型厚度最大处；根据等强度设计理论，各条加强筋均采用变厚度设计，沿离心方向筋板厚度逐渐变薄。叶身空腔231、232、233、234分别通过榫头空腔223、224、225、226与外部空间相连通，增材过程中产生的剩余金属粉末得以由此排出。风扇叶片101在工作状态时榫头填充销227、228、229、230需分别塞入榫头空腔223、224、225、226，以对榫头起增强作用，通过支撑金属粉末排出通道(榫头空腔223、224、225、226)的内壁，弥补开孔对榫头强度及刚度的削弱作用。榫头填充销227、228、229、230不仅能够大大降低榫头部分的应力水平，提高静强度储备系数，而且可以显著提高风扇叶片101叶根的结构刚性，减小工作状态下的叶身变形。

图23和图24分别示意出了风扇叶片101在1/3叶高与2/3叶高处的叶身横截面。

如图25和图26所示叶身空腔231与榫头空腔223之间在榫头上边界的径向位置处存在台阶状转折235，叶身空腔234与榫头空腔226之间在榫头上边界的径向位置处存在台阶状转折236。台阶状转折235、236的作用是避免榫头空腔223、226在榫头底部的出口边上出现尖锐圆角过渡，转而形成如图27、28所示的规则的曲边四边形出口，消除榫槽挤压作用下在榫头空腔出口边上可能出现的应力集中，保证榫头部分的静强度储备以及疲劳寿命。

如图29、30所示，榫头填充销227、228、229、230在内端面上开有圆孔，通过改变圆孔的开孔直径、开孔位置以及开孔深度，可以对风扇叶片101的重量与重心位置进行调节，补偿叶身部分在加工制造过程中产生的重量偏差，在装配时结合这种调节可以有效提高风扇转子的平衡特性。为避免应力集中，圆孔的底边需要进行倒圆。

风扇叶片101在与风扇盘进行装配前，榫头填充销227、228、229、230应分别装配进榫头空腔223、224、225、226，如图31、32所示，它们各自之间的配合及定位方式，与风扇叶片100进气边榫头填充销208、榫头进气边空腔204间的配合及定位方式类似。榫头填充销227、228、229、230依靠其头部凸缘的定位作用，保证了在离心载荷的作用下不会与风扇叶片101发生相对移动。为避免应力集中，榫头空腔223、224、225、226，以及榫头填充销227、228、229、230均对周边四角上的结构锐边进行倒圆处理。

榫头填充销227、228、229、230上的开孔数量与形状不限于图29、30中示出的样式，可以根据实际情况进行调整，但需要注意：风扇叶片101在工作状态时，榫头填充销227、228、229、230在支撑榫头空腔内壁的同时，其本身也受到来自榫槽的挤压作用，因此所选择的开孔形式应不致对榫头填充销227、228、229、230的强度和刚度产生明显的削弱作用。

榫头填充销227、228、229、230，与榫头空腔223、224、225、226的内壁之间可以采用胶粘的方式连接，也可以在二者之间保持适度的过盈配合，但静态时产生的接触压力不得高于150MPa。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，其不同点在于：本发明中第一限位部31为第一限位锥面，第二限位部32为第二限位锥面。

锥面结构简单，便于加工、制造，且锥面与锥面相接触时两者之间配合间隙少可以对增材工艺废料排出通道21起到理想的支撑效果。

作为优选或可选地实施方式，第一限位锥面以及第二限位锥面的锥角均为5°～7°。该锥角角度值的锥面不仅便于加工、制造，而且设置该锥面对填充销2造成的刚度损失较少。

下文结合附图图33～图52集中阐述本发明实施例2提供的优选技术方案：

本实施例中加强筋401自叶片叶尖处沿展向一直延伸至榫头底面，与形成叶身吸力面/压力面的叶片壁板构成工字梁-单闭室结构，分别承受气动载荷及离心载荷引起的叶片弯矩与扭矩，加强筋401的厚度将沿叶尖至叶根方向逐渐增大。风扇叶片102内部分为叶身空腔与榫头空腔，叶身空腔被加强筋401分隔成叶身进气边空腔402与叶身排气边空腔403，榫头空腔被加强筋401分隔成榫头进气边空腔404与榫头排气边空腔405。叶身进气边空腔402、叶身排气边空腔403分别通过榫头进气边空腔404与榫头排气边空腔405与外部空间相连通，增材过程中产生的剩余金属粉末得以由此排出。叶身进气边空腔402与榫头进气边空腔404在榫头上边界的径向位置处存在台阶状转折408，叶身排气边空腔403与榫头排气边空腔405在榫头上边界的径向位置处存在台阶状转折409。如图34所示风扇叶片102在工作状态时进气边榫头填充销406、排气边榫头填充销407需分别装配进榫头进气边空腔404、榫头排气边空腔405。

如图35和图36所示，风扇叶片102和风扇叶片100的区别在于榫头填充销与榫头空腔的配合与定位方式。风扇叶片102在与风扇盘进行装配前，进气边榫头填充销406应塞入榫头进气边空腔404，排气边榫头填充销407应塞入榫头排气边空腔405，如图35、36所示。榫头进气边空腔404、榫头排气边空腔405的内壁留有6度的锥角，从自外向内的视角观察，榫头进气边空腔404、榫头排气边空腔405的空腔截面面积是逐渐收敛的；进气边榫头填充销406、排气边榫头填充销407的周边侧壁也存在着与榫头进气边空腔404、榫头排气边空腔405内壁相同的锥角，因此它们将与榫头进气边空腔404、榫头排气边空腔405的内壁形成紧密配合。风扇叶片102处于工作状态时，进气边榫头填充销406在离心载荷的作用下会有穿过榫头进气边空腔404进入叶身进气边空腔402的趋势，排气边榫头填充销407也有穿过榫头排气边空腔405进入叶身排气边空腔403的趋势，不过由于榫头进气边空腔404、榫头排气边空腔405的空腔截面面积由外向内是逐渐收敛的，进气边榫头填充销406、排气边榫头填充销407周边的锥面会与榫头进气边空腔404、榫头排气边空腔405的内壁因相互挤压作用产生接触力，由此引发的静摩擦力会与进气边榫头填充销406、排气边榫头填充销407自身的离心力相平衡。根据上述原理，具有相同锥角的榫头填充销周向侧壁与榫头空腔内壁能够完成进气边榫头填充销406、排气边榫头填充销407的定位，保证它们在离心载荷的作用下不会与风扇叶片102发生相对移动。为避免应力集中，榫头进气边空腔404、榫头排气边空腔405以及进气边榫头填充销406、排气边榫头填充销407周边四角上的结构锐边均进行倒圆处理。

进气边榫头填充销406、排气边榫头填充销407的材料可以与风扇叶片102相同，也可以采用其他材料(如密度更小的铝合金或铝基复合材料)。进气边榫头填充销406、排气边榫头填充销407材料的线膨胀系数必须保证它们在环境温度变化时能够始终与榫头进气边空腔404、榫头排气边空腔405保持良好的配合关系。

榫头进气边空腔404、榫头排气边空腔405内壁保持适度的锥角是进气边榫头填充销406、排气边榫头填充销407完成定位的前提和保证。过小的锥角会导致榫头填充销周向侧壁与榫头空腔内壁间无法产生足够大的静摩擦力来平衡进气边榫头填充销406、排气边榫头填充销407自身质量产生的离心力，而过大的锥角则会对榫头结构产生过分明显的削弱作用，且榫头底面有限的面积也不容许有太大的锥角存在。一般建议榫头进气边空腔404、榫头排气边空腔405内壁保持5～7度的锥角。

如图9、图10所示风扇叶片102沿叶高1/3及2/3处的叶身横截面与风扇叶片100相同。

如图35和图36所示，叶身进气边空腔402与榫头进气边空腔404之间在榫头上边界的径向位置处存在台阶状转折408，叶身排气边空腔403与榫头排气边空腔405之间在榫头上边界的径向位置处存在台阶状转折409。台阶状转折408、409的作用是避免榫头进气边空腔404、榫头排气边空腔405在榫头底部的出口边上出现尖锐圆角过渡，转而形成如图37、38所示的规则的曲边四边形出口，消除榫槽挤压作用下在榫头空腔出口边上可能出现的应力集中，保证榫头部分的静强度储备以及疲劳寿命。

如图39和40所示，进气边榫头填充销406、排气边榫头填充销407在内端面上开有圆孔，通过改变圆孔的开孔直径、开孔位置以及开孔深度，可以对风扇叶片102的重量与重心位置进行调节，补偿叶身部分在加工制造过程中产生的重量偏差，在装配时结合这种调节可以有效提高风扇转子的平衡特性。为避免应力集中，圆孔的底边需要进行倒圆。

根据增材制造的工艺特点，风扇叶片102必须在其榫头部分留有足够宽敞的粉末排出通道，而榫头在榫槽的挤压作用下往往具有很高的应力水平，在其中开孔会显著降低榫头部分的强度储备。设计中留有进气边榫头填充销406、排气边榫头填充销407的目的和意义在于对榫头起增强作用，通过支撑金属粉末排出通道(榫头进气边空腔404、榫头排气边空腔405)的内壁，弥补开孔对榫头强度及刚度的削弱作用。有限元分析表明，进气边榫头填充销406、排气边榫头填充销407不仅能够大大降低榫头部分的应力水平，提高静强度储备系数，而且可以显著提高风扇叶片102叶根的结构刚性，减小工作状态下的叶身变形。

进气边榫头填充销406、排气边榫头填充销407上的开孔数量与形状不限于图39、40中示出的样式，可以根据实际情况进行调整，但需要注意：风扇叶片102处于工作状态时，进气边榫头填充销406与排气边榫头填充销407在支撑榫头空腔内壁的同时，其本身也受到来自榫槽的挤压作用，因此所选择的开孔形式应不致对进气边榫头填充销406与排气边榫头填充销407的强度和刚度产生明显的削弱作用。

风扇叶片102在与风扇盘进行装配前，进气边榫头填充销406、排气边榫头填充销407应分别装配进榫头进气边空腔404与榫头排气边空腔405，如图41、42所示。进气边榫头填充销406与榫头进气边空腔404，以及排气边榫头填充销407与榫头排气边空腔405间可以采用胶粘的方式连接，也可以在二者之间保持适度的过盈配合，但静态时产生的接触压力不得高于150MPa。

风扇叶片102在其内部空腔中只有一条沿展向一直延伸至榫头底面的加强筋，但实际上也可以拥有更多数量的加强筋。图43、44所示的风扇叶片103的空腔内部有三条加强筋501、502、503，叶身空腔被三条加强筋隔为504、505、506、507四个部分，榫头空腔也被隔为508、509、510、511四个部分。随着加强筋数量的增多，它们与形成叶身吸力面/压力面的叶片壁板能够形成更多数量的工字梁-单闭室结构，风扇叶片的抗弯抗扭刚度均会相应得到增强，但也会付出更大结构重量作为代价。加强筋数量以奇数为宜，因为最佳布置方案是处于中间的一根加强筋沿展向分别经过各个展向截面的叶型厚度最大处。根据等强度设计理论，各条加强筋均采用沿叶尖至叶根方向厚度逐渐增大的变化规律。叶身空腔504、505、506、507分别通过榫头空腔508、509、510、511与外部空间相连通，增材过程中产生的剩余金属粉末得以由此排出。

风扇叶片103在工作状态时榫头填充销512、513、514、515需分别塞入榫头空腔508、509、510、511，以对榫头起增强作用，通过支撑金属粉末排出通道(榫头空腔508、509、510、511)的内壁，弥补开孔对榫头强度及刚度的削弱作用。榫头填充销512、513、514、515不仅能够大大降低榫头部分的应力水平，提高静强度储备系数，而且可以显著提高风扇叶片103叶根的结构刚性，减小工作状态下的叶身变形。

如图21、图22所示风扇叶片103沿叶高1/3及2/3处的叶身横截面与风扇叶片101相同。

如图45和图46所示，本实施例中台阶状转折结构包括台阶状转折516以及台阶状转折517。叶身空腔504与榫头空腔508之间在榫头上边界的径向位置处存在台阶状转折516，叶身空腔507与榫头空腔511之间在榫头上边界的径向位置处存在台阶状转折517。台阶状转折516、517的作用是避免榫头空腔508、511在榫头底部的出口边上出现尖锐圆角过渡，转而形成如图47、48所示的规则的曲边四边形出口，消除榫槽挤压作用下在榫头空腔出口边上可能出现的应力集中，保证榫头部分的静强度储备以及疲劳寿命。

如图49和50所示，榫头填充销512、513、514、515在内端面上开有圆孔，通过改变圆孔的开孔直径、开孔位置以及开孔深度，可以对风扇叶片103的重量与重心位置进行调节，补偿叶身部分在加工制造过程中产生的重量偏差，在装配时结合这种调节可以有效提高风扇转子的平衡特性。为避免应力集中，圆孔的底边需要进行倒圆。

风扇叶片103在与风扇盘进行装配前，榫头填充销512、513、514、515应分别装配进榫头空腔508、509、510、511，如图51、52所示，它们各自之间的配合及定位方式，与风扇叶片102进气边榫头填充销406、榫头进气边空腔404间的配合及定位方式类似。榫头填充销512、513、514、515的周边侧壁与榫头空腔508、509、510、511的内壁具有相同的锥度角，从而彼此相互之间能够形成紧密配合；风扇叶片103处于工作状态时，榫头填充销512、513、514、515的周边侧壁与榫头空腔508、509、510、511的内壁会因相互挤压作用产生接触力，由此引发的静摩擦力会与榫头填充销512、513、514、515自身质量产生的离心力相平衡。根据上述原理，具有相同锥度角的榫头填充销周边侧壁与榫头空腔内壁能够完成榫头填充销512、513、514、515的定位，保证它们在离心载荷的作用下不会与风扇叶片103发生相对移动。为避免应力集中，榫头空腔508、509、510、511以及榫头填充销512、513、514、515周边四角上的结构锐边均进行倒圆处理。

榫头填充销512、513、514、515上的开孔数量与形状不限于图49、50中示出的样式，可以根据实际情况进行调整，但需要注意：风扇叶片103在工作状态时，榫头填充销512、513、514、515在支撑榫头空腔内壁的同时，其本身也受到来自榫槽的挤压作用，因此所选择的开孔形式应不致对榫头填充销512、513、514、515的强度和刚度产生明显的削弱作用。

榫头填充销512、513、514、515，与榫头空腔508、509、510、511的内壁间可以采用胶粘的方式连接，也可以在二者之间保持适度的过盈配合，但静态时产生的接触压力不得高于150MPa。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (20)

1.一种空心叶片，其特征在于，包括叶片本体(1)以及填充销(2)，其中：所述叶片本体(1)为增材工艺制造而成且所述叶片本体(1)的内部存在中空内腔(11)，所述叶片本体(1)上还设置有与所述中空内腔(11)相连通的增材工艺废料排出通道(21)，所述填充销(2)嵌于所述增材粉末排出通道(21)上且抵接、支撑在所述增材工艺废料排出通道(21)的内壁。

2.根据权利要求1所述的空心叶片，其特征在于，所述叶片本体(1)包括叶身部分(110)以及榫头部分(114)，所述中空内腔(11)设置在所述叶身部分(110)上，所述增材工艺废料排出通道(21)设置在所述榫头部分(114)上且形成所述榫头部分(114)的内腔。

3.根据权利要求2所述的空心叶片，其特征在于，所述叶片本体(1)还包括伸根段部分(112)，所述中空内腔(11)还设置在所述伸根段部分(112)上，其中：

所述伸根段部分(112)介于所述叶身部分(110)以及榫头部分(114)之间；

所述伸根段部分(112)的外壁与所述叶身部分(110)的外壁被流道线(111)分隔开，所述伸根段部分(112)的外壁与所述榫头部分(114)的外壁被榫头上边界线(113)分隔开。

4.根据权利要求1所述的空心叶片，其特征在于，所述填充销(2)与所述增材粉末排出通道(21)之间还设置有限位结构(3)，所述限位结构(3)能阻挡所述填充销(2)进入所述中空内腔(11)。

5.根据权利要求4所述的空心叶片，其特征在于，所述限位结构(3)包括第一限位部(31)以及第二限位部(32)，所述第一限位部(31)与所述第二限位部(32)相接触，所述第一限位部(31)与所述第二限位部(32)两者其中之一设置在所述填充销(2)的周向外壁上，所述第一限位部(31)与所述第二限位部(32)两者其中另一设置在所述增材粉末排出通道(21)的内壁上。

6.根据权利要求5所述的空心叶片，其特征在于，所述第一限位部(31)与所述第二限位部(32)采用粘结或过盈配合的方式连为一体。

7.根据权利要求5所述的空心叶片，其特征在于，所述空心叶片处于静态时，所述第一限位部(31)与所述第二限位部(32)的接触压力不大于150MPa。

8.根据权利要求5所述的空心叶片，其特征在于，所述第一限位部(31)为限位凸缘，所述第二限位部(32)为限位凹面；或者，

所述第一限位部(31)为第一限位锥面，所述第二限位部(32)为第二限位锥面。

9.根据权利要求8所述的空心叶片，其特征在于，所述第一限位锥面以及所述第二限位锥面的锥角相等且均为5°～7°。

10.根据权利要求1所述的空心叶片，其特征在于，所述填充销(2)上还设置有至少一个重量调整孔(22)。

11.根据权利要求10所述的空心叶片，其特征在于，所述重量调整孔(22)为沉孔且贯穿所述填充销(2)嵌于所述增材粉末排出通道(21)内的一端的端面。

12.根据权利要求11所述的空心叶片，其特征在于，所述沉孔的横截面为圆形或椭圆形，且所述沉孔的底面与所述沉孔的周向内壁的连接处设置有圆角或倒角。

13.根据权利要求1所述的空心叶片，其特征在于，所述增材工艺用废料包括金属粉末或金属丝材。

14.根据权利要求1所述的空心叶片，其特征在于，所述中空内腔(11)与所述增材粉末排出通道(21)内还设置有至少一条加强筋(4)，其中：

所述加强筋(4)将所述中空内腔(11)分隔为互相独立的至少两个子中空内腔，且所述加强筋(4)还将所述增材粉末排出通道(21)分隔为互相独立的至少两个子增材粉末排出通道；

每个所述子中空内腔均与一个所述子增材粉末排出通道相连通；

处于工作状态时每个所述子增材粉末排出通道内均嵌有一个所述填充销(2)。

15.根据权利要求14所述的空心叶片，其特征在于，所述叶片本体(1)的其中一侧部形成叶身吸力面(117)，所述叶片本体(1)的其中另一侧部形成叶身压力面(118)，所述加强筋(4)与所述叶身吸力面(117)、所述叶身压力面(118)的连接处设置有圆角或倒角。

16.根据权利要求14所述的空心叶片，其特征在于，至少一条所述加强筋(4)的最大延伸方向经过垂直于所述叶片本体(1)的最大延展方向的截面的厚度最大处。

17.根据权利要求14所述的空心叶片，其特征在于，所述加强筋(4)从所述叶片本体(1)的叶尖至叶根方向厚度尺寸逐渐增大。

18.根据权利要求1所述的空心叶片，其特征在于，所述中空内腔(11)与所述增材粉末排出通道(21)的连接处的所述叶片本体(1)的内壁形成台阶状转折结构(5)，其中：

所述台阶状转折结构(5)包括依次相连的榫头上边界面(51)以及所述增材粉末排出通道(21)的内壁面(52)，

所述增材粉末排出通道(21)的周向内壁面与所述榫头上边界面(51)之间存在夹角。

19.根据权利要求18所述的空心叶片，其特征在于，所述夹角为50°～120°。

20.一种航空发动机，其特征在于，包括风扇盘(305)以及风扇叶片(100)，所述风扇叶片(100)为权利要求1－19任一所述的空心叶片，其中：

所述风扇盘(305)上设置有榫槽(306)，所述空心叶片的榫头部分(114)上嵌有所述填充销(2)的一端嵌于所述榫槽(306)内。