CN108897931B - 一种陶瓷基涡轮转子叶片预制体的设计方法 - Google Patents

Abstract

一种陶瓷基涡轮转子叶片预制体的设计方法，包括涡轮叶片预制体的模块化组件设计和每个模块化组件中SiC纤维布的铺层方法。涡轮转子叶片预制体的模块化组件包括：CMC涡轮转子叶片预制体的主体分割组件、上部外包封严组件和下部外包封严组件。CMC涡轮叶片预制体的模块化铺层设计方法可针对空间扭转、造型复杂的涡轮叶片进行叶身型面参数抽取，进而实现该涡轮叶片预制体的结构设计。每个模块化组件中的SiC纤维铺层结构均可在二维平面上展开，利于实际中SiC纤维布的裁剪成形，进而实现简便易行、精准可靠的CMC涡轮叶片预制体的近净成形操作。

Description

一种陶瓷基涡轮转子叶片预制体的设计方法

技术领域

本发明属于陶瓷基复合材料（CMC，ceramic matrix composite）航空发动机涡轮叶片预制体的设计领域，具体涉及一种利用碳化硅（SiC）纤维布对复杂造型的涡轮转子叶片的预制体进行模块化铺层的设计方法。

背景技术

CMC具有重量轻、模量高、抗拉强度高、吸振性好以及耐温性好等特点，密度仅为镍基合金的1/4~1/3，而且随着温度的升高，强度不会降低，甚至比室温时还高（见 文生琼与何爱杰, CMC在航空发动机热端部件上的应用. 航空制造技术, 2009(S1): 第4-7页.）。目前应用最为广泛的CMC主要有碳纤维增韧碳化硅（C_f/SiC）和碳化硅纤维增韧碳化硅（SiC_f/SiC），这两种材料具有高温强度大、重量轻、耐腐蚀和耐磨损性好等优异性能，且其高温能力将改善发动机性能、推重比和耗油率，可用于长寿命航空发动机的制造（见Dicarlo, J.A. and M. V. Roode(2006). Ceramic Composite Development for Gas TurbineEngine Hot Section Components. ASME Turbo Expo 2006: Power for Land, Sea, andAir.）。

在涉及CMC涡轮叶片预制体的构建过程中，主要有三维编织成型和二维堆叠成型两个主要类别，三维编织耗工费时、操作复杂、成本过高且整体致密性及近净成形方面不及二维堆叠成型（见中国专利CN103113123A 《一种SiC_f/SiC陶瓷基复合材料涡轮叶片的制备方法》）。同时，在二维堆叠成型过程中可针对层间结合性能差的部位进行层间缝合，吸收了三维编织成型的优点。因此，二维堆叠成型有着更为切实的可行性和操作性，在众多CMC中，陶瓷基层状复合材料的制备工艺具有简便易行、易于推广、周期短而廉价的优点，可以应用于制备大的或形状复杂的陶瓷部件。

层状复合材料是一种仿生结构设计，它模拟了自然界中贝壳、骨骼等的微观组织结构，在脆性结构中，加入弱夹层材料以达到增强、增韧的目的（见 袁广江、陈大明和周洋.陶瓷基层状复合材料力学性能发展现状. 材料导报. 2001(01):42-4.）。这种层状结构还能够与其它增韧机制相结合， 实现不同尺度多级增韧机制的协同作用， 实现了简单成分多重结构复合， 从本质上突破了复杂成分简单复合的旧思路。同时，实验结果表明陶瓷基层状复合材料拥有极好的抗疲劳和热震性能（见WJ Clegg, K Kendall and NM Alford,et al. A simple way to make tough ceramics[J]. Nature, 1990. 347(6292): p.455-457.）。

涉及航空发动机领域的层状复合材料大多是侧重铺层结构的描述和制造工艺的实现（见中国专利CN107074668A《陶瓷基复合材料的制造方法》），而在设计之初，就结合预制体的受力特征而进行结构优化和铺层设计方面则缺少广泛的研究。尤其是在涡轮转子叶片所受离心力、气动力较大的情况下如何使CMC涡轮转子叶片预制体的结构设计既满足结构力学性能要求又符合复杂气动外型要求，是当今迫切需要解决的难题。在涉及陶瓷基层状复合材料的相关预制体设计及制作中，后期均需要根据具体使用情况对所设计的层状材料进行不同程度的裁剪修正，不能实现一次近净成形（见中国专利CN107034444A《陶瓷基质复合物构件和制造陶瓷基质复合物构件的工艺》）。尤其在结构造型复杂、高精准度要求的涡轮转子叶片铺层设计上更显捉襟见肘。因此，在前期设计阶段，就给出CMC涡轮转子叶片预制体各个纤维铺层的准确模型并能够在二维平面上将其展开，为后期近净成形的实际操作提供精确指导也是重点研究的方面。

因此，有必要提供一种简易有效、适用性强的模块化设计方法，能够结合涡轮叶片的受力特征，针对叶型参数复杂、空间扭转的CMC涡轮转子叶片的预制体实现模块化铺层设计，提高涡轮叶片承载能力，并能够在实际的预制体近净成形制作过程中起到精准且可靠的指导作用，使其既满足结构力学性能要求又符合复杂气动外型要求。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，为实现对空间扭转、造型复杂的CMC涡轮转子叶片的预制体进行模块化铺层设计，进而提供了一种以涡轮转子叶片型面参数为基础，SiC纤维布作为铺层材料的CMC涡轮转子叶片预制体的设计方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种陶瓷基涡轮转子叶片预制体的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将基于气动力学、流体力学和结构力学得到的涡轮叶片型面参数进行抽取，创建得到CMC涡轮叶片的主体模型；

步骤二、获取CMC涡轮叶片的主体模型在不同叶高处的叶身横截面形状，绘制每个横截面沿叶片流道相切方向的几何中心线，将这些几何中心线自上而下形成空间曲面，即是CMC涡轮叶片的主体模型的中面；将此中面加厚形成自叶顶至榫头底部纤维连续的SiC纤维布；以此中面为基准，前后堆叠铺放相同层数的纤维布，得到SiC纤维布铺层模型；

步骤三、通过SiC纤维布铺层模型将CMC涡轮叶片的主体模型进行分割操作，得到由SiC纤维布层层铺叠而成的CMC涡轮叶片预制体的主体分割模型；

步骤四、将预制体的主体分割模型的底部插入SiC纤维布补片以形成外凸榫头，便于与榫槽配合传力，进而形成最终的 CMC涡轮叶片预制体的主体分割组件；

步骤五、将内部区域被裁剪的SiC纤维布铺层从叶顶依次套入到叶根处，此被裁剪掉区域的边界正好与叶根处的叶身横截面的边界相贴合，该SiC纤维布铺层结构即是CMC涡轮叶片预制体最初的下缘板；

步骤六、将一块SiC纤维布包裹到预制体的主体分割组件上部，并与叶根处的下缘板和相应的SiC纤维布补片配合，形成上部外包封严组件，实现对预制体主体分割组件从叶顶至叶根外露部分的完全包裹；

步骤七、将一块SiC纤维布包裹到预制体的主体分割组件下部，并与叶根处的下缘板和相应的SiC纤维布补片配合，形成下部外包封严组件，实现对预制体主体分割组件中从叶根至榫头底部外露部分的包裹；

步骤八、将上下两个外包封严组件中互相贴合的下缘板部分进行层间缝合，形成CMC涡轮叶片预制体的最终下缘板结构，同时实现对叶片内部铺层结构从叶顶至榫头底部的连续包裹，并最终实现CMC涡轮叶片预制体的模块化铺层设计。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

步骤一中，将涡轮叶片从叶顶至叶根的相应横截面的叶型参数进行抽取，然后绘制榫头部位的横截面，共计10个横截面形状；基于绘图软件的曲线组和实体成型功能创建得到CMC涡轮叶片预制体的主体模型。

步骤二中，将10个横截面沿叶片流道相切方向进行几何中心线的抽取，共计得到10条空间曲线；而后通过曲线组功能形成一个空间扭转的曲面，空间扭转的曲面是CMC涡轮叶片预制体的主体模型的中面，该中面与预制体的主体模型的叶盆和叶背距离相等；将中面加厚至0.52mm形成一层SiC纤维布，并以此中面形成的SiC纤维布为基准前后各堆叠9层纤维布，最终得到共计19层的SiC纤维布铺层模型。

步骤三中，将SiC纤维布铺层模型针对CMC涡轮叶片的主体模型进行裁剪分层，进而得到CMC涡轮叶片预制体的主体分割模型，预制体的主体分割模型由厚度为0.52mm的SiC纤维布层层铺叠而成，共计18层。

步骤四中，预制体的主体分割组件的中间两层SiC纤维布之间没有插入SiC纤维布补片，其余各层之间均插入了SiC纤维布补片，共计14层。

步骤六中，将一块SiC纤维布包裹到预制体的主体分割组件上部，此上部外包SiC纤维布的下部能够向两侧弯折而与下缘板相贴合；上部外包SiC纤维布在叶盆一侧的叶片后缘处开始包裹，绕过叶片前缘并最终在叶背一侧的叶片后缘处结束，沿叶片后缘将此外包的SiC纤维布自上而下进行缝合；将上部外包SiC纤维布与叶根处的下缘板和相应的SiC纤维布补片配合，形成上部外包封严组件。

步骤七中，将一块SiC纤维布包裹到预制体的主体分割组件下部，此下部外包SiC纤维布的上部能够向两侧弯折而与下缘板相贴合；下部外包SiC纤维布从下缘板的叶盆一侧开始包裹，绕过叶片的榫头部位并最终在下缘板的叶背一侧结束；将下部外包SiC纤维布与叶根处的下缘板和相应的SiC纤维布补片配合，形成下部外包封严组件。

本发明的有益效果是：

1、本发明以涡轮叶片主体模型的中面为基准进行SiC纤维布的铺层设计，最大限度的保证了SiC纤维的连续性，提高CMC涡轮叶片的承载能力；

2、本发明实现了空间扭转、造型复杂的CMC涡轮转子叶片预制体的模块化分组设计和铺层方法，不仅能够改善叶片的力学性能、满足涡轮叶片的气动外形要求，同时可以根据不同叶片在不同工况下的受力特征设计出对应的预制体结构和对应的铺层方法，针对性强，适用性广；

3、本发明中的CMC涡轮叶片预制体的模块化设计方法层次分明、简便易行，每个模块化组件设计精准，相互之间配合有序。同时可在叶片的关键部位进行层间缝合，吸收了三维编织的优点，降低层间应力，提高层间强度；

4、本发明中每个模块化组件中的SiC纤维层的铺放是为了提高涡轮叶片的受力性能而进行设计的，使SiC纤维方向和载荷方向一致，且保持纤维连续。如：最外层结构采用±45°的铺层设计，以提高CMC涡轮叶片的抗剪切能力，抵挡气流冲击；

5、本发明与现有技术相比，免去了传统金属基涡轮叶片制作中复杂且繁琐的陶芯制作和蜡法浇铸等工艺。同时所设计的每个SiC纤维铺层均可在二维平面上展开，利于实际中SiC纤维布的裁剪成形，能够在实际的预制体近净成形制作过程中起到精准且可靠的指导作用，操作性强，可靠易行。

附图说明

图1 是本发明CMC涡轮叶片预制体的主体模型成形示意图。

图2 是本发明SiC纤维布铺层结构示意图。

图3 是本发明CMC涡轮叶片预制体的主体模型被SiC纤维布铺层结构进行裁剪分层的示意图。

图4是本发明CMC涡轮叶片预制体的主体分割组件的底部榫头成形示意图。

图5 是本发明CMC涡轮叶片预制体的主体分割组件分解示意图。

图6 是本发明上部外包SiC纤维布的包裹成形示意图。

图7 是本发明上部外包SiC纤维布与下缘板和相应SiC纤维布补片互相配合形成上部外包封严组件示意图。

图8是本发明下部外包SiC纤维布的包裹成形示意图。

图9 是本发明下部外包SiC纤维布与下缘板和相应SiC纤维布补片互相配合形成下部外包封严组件示意图。

图10是本发明CMC涡轮叶片预制体整体模型示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

一种陶瓷基涡轮转子叶片预制体的设计方法，包括涡轮叶片预制体的模块化组件设计和每个模块化组件中SiC纤维布的铺层方法，涡轮转子叶片预制体的模块化组件包括：CMC涡轮转子叶片预制体的主体分割组件、上部外包封严组件和下部外包封严组件。

SiC纤维布的厚度为h，根据SiC纤维布的扫描电子显微镜（SEM）图片实际测量而得。

CMC涡轮叶片预制体的模块化铺层设计方法可针对空间扭转、造型复杂的涡轮叶片进行叶身型面参数抽取，进而实现该涡轮叶片预制体的结构设计。

CMC涡轮叶片预制体是基于涡轮叶片所受离心力、气动力较大的载荷特征而进行铺层设计，内部结构采用0°/90°的铺层方法，以使SiC纤维布的纤维主方向与主应力方向保持一致，进而提高其离心承载能力。最外层结构采用±45°的铺层设计，以提高CMC涡轮叶片的抗剪切能力，抵挡气流冲击。

每个模块化组件中的SiC纤维铺层结构均可在二维平面上展开，利于实际中SiC纤维布的裁剪成形，进而实现简便易行、精准可靠的CMC涡轮叶片预制体的近净成形操作。

陶瓷基涡轮转子叶片预制体的设计方法具体包括以下步骤：

一、将基于气动力学、流体力学和结构力学得到的涡轮叶片型面参数进行抽取，创建得到空间扭转、造型复杂的CMC涡轮叶片的主体模型。具体如下：

1.1）将现有涡轮叶片从叶顶至叶根的相应横截面的叶型参数进行抽取，然后绘制榫头部位的横截面，共计10个横截面形状。基于绘图软件的曲线组和实体成型功能创建得到CMC涡轮叶片预制体的主体模型，其成形过程如图1所示；

1.2）现有的涡轮转子叶片是传统的金属各向同性涡轮转子叶片，通过本发明将在叶片气动外型不变的前提下对其进行优化设计，最终实现CMC涡轮叶片预制体的模块化铺层设计；

1.3）涡轮叶片的气动外型是根据气动力学、流体力学和结构力学综合计算而得到的最佳叶片造型。

二、先获取CMC涡轮叶片主体模型在不同叶高处的叶身横截面形状，而后绘制每个横截面沿叶片流道相切方向的几何中心线，最终将这些几何中心线自上而下形成空间曲面即是CMC涡轮叶片主体模型的中面。将此中面加厚至0.52mm即形成自叶顶至榫头底部纤维连续的SiC纤维布。然后以此中面为基准，前后堆叠铺放相同层数的纤维布，得到SiC纤维布铺层模型，实现中间层沿受力方向的完整延伸，提高其离心承载能力。具体如下：

2.1）将1.1中10个横截面沿叶片流道相切方向进行几何中心线的抽取，共计得到10条空间曲线，而后通过曲线组功能形成一个空间扭转的曲面；

2.2）空间扭转的曲面是CMC涡轮叶片预制体主体模型的中面，该中面与预制体主体模型的叶盆和叶背距离相等；

2.3）将2.1中的中面加厚至0.52mm形成一层SiC纤维布，并以此中面形成的SiC纤维布为基准前后各堆叠9层纤维布，最终得到共计19层的SiC纤维布铺层模型，形成过程如图2所示；

2.4）SiC纤维布的厚度为0.52mm，是根据SiC纤维布的扫描电子显微镜（SEM）图片实际测量而得。

三、通过SiC纤维布铺层模型将CMC涡轮叶片主体模型进行分割操作，得到由厚度为0.52mm的SiC纤维布层层铺叠而成的CMC涡轮叶片预制体的主体分割模型。具体如下：

3.1）将2.3中的SiC纤维布铺层模型针对1.1中的CMC涡轮叶片主体模型进行裁剪分层，进而得到CMC涡轮叶片预制体的主体分割模型，如图3所示；

3.2）叶片预制体的主体分割模型由厚度为0.52mm的SiC纤维布层层铺叠而成，共计18层。

四、将预制体的主体分割模型的底部插入SiC纤维布补片以形成外凸榫头，便于与榫槽配合传力，进而形成最终的 CMC涡轮叶片预制体的主体分割组件。具体如下：

4.1）将3.1中叶片预制体的主体分割模型的底部插入SiC纤维布补片以形成外凸榫头，进而得到最终的CMC涡轮叶片预制体的主体分割组件，如图4所示；

4.2）叶片预制体的主体分割组件的中间两层SiC纤维布之间没有插入SiC纤维布补片，因此其榫头部位没有发生弯折，提高了叶片承受离心力的能力；其余各层之间均插入了SiC纤维布补片，共计14层，其拆解视图如图5所示。

五、将内部区域被裁剪的SiC纤维布铺层从叶顶依次套入到叶根处，此被裁剪掉区域的边界正好与叶根处的叶身横截面的边界相贴合，该SiC纤维布铺层结构即是CMC涡轮叶片预制体最初的下缘板。

六、将一块SiC纤维布包裹到预制体的主体分割组件上部，并与叶根处的下缘板和相应的SiC纤维布补片配合，形成上部外包封严组件，实现对预制体主体分割组件从叶顶至叶根外露部分的完全包裹。此上部外包封严组件采用±45°的铺层设计，以提高CMC涡轮叶片的抗气流冲击能力，然后在涡轮叶片后缘处将外包的SiC纤维布进行缝合，加强其层间结合性能。具体如下：

6.1）将一块SiC纤维布包裹到4.1中CMC涡轮叶片预制体的主体分割组件上部，并且此上部外包SiC纤维布的下部能够向两侧弯折而与下缘板相贴合，如图6所示；

6.2）上部外包SiC纤维布在叶盆一侧的叶片后缘处开始包裹，绕过叶片前缘并最终在叶背一侧的叶片后缘处结束；然后沿叶片后缘将此外包的SiC纤维布自上而下进行缝合，加强其层间结合性能；

6.3）将6.1中的上部外包SiC纤维布与叶根处的下缘板和相应的SiC纤维布补片配合，形成上部外包封严组件，它们三者之间的配合顺序如图7所示；

6.4）上部外包封严组件将CMC涡轮叶片预制体的主体分割组件从叶顶至叶根的外露部分完全包裹起来，防止内部铺层结构受到流体冲击，提高叶片力学性能。

七、将一块SiC纤维布包裹到预制体的主体分割组件下部，并与叶根处的下缘板和相应的SiC纤维布补片配合，形成下部外包封严组件，实现对预制体主体分割组件中从叶根至榫头底部外露部分的包裹。其中，在下缘板与叶根的连接部位增加SiC纤维布的补片数以减小此过渡段的曲率，提高此下部外包封严组件的整体承载能力。具体如下：

7.1）将一块SiC纤维布包裹到4.1中CMC涡轮叶片预制体的主体分割组件下部，并且此下部外包SiC纤维布的上部能够向两侧弯折而与下缘板相贴合，如图8所示；

7.2）下部外包SiC纤维布从下缘板的叶盆一侧开始包裹，绕过叶片的榫头部位并最终在下缘板的叶背一侧结束；

7.3）将7.1中的下部外包SiC纤维布与叶根处的下缘板和相应的SiC纤维布补片配合，形成下部外包封严组件，它们三者之间的配合顺序如图9所示；

7.4）下部外包封严组件并没有将CMC涡轮叶片预制体主体分割组件的下部外露部分完全包裹，这是因为下缘板以下的叶片结构并不受到强烈的流体冲击，为了简化设计因此仅对其进行了部分包裹；

7.5）下部外包封严组件改善了叶片榫头与榫槽的接触情况，同时保证了内部铺层结构的层间结合性和关键部位的结构完整性。

八、将上下两个外包封严组件中互相贴合的下缘板部分进行层间缝合，形成CMC涡轮叶片预制体的最终下缘板结构，同时实现对叶片内部铺层结构从叶顶至榫头底部的连续包裹，并最终实现CMC涡轮叶片预制体的模块化铺层设计。具体如下：

8.1）将6.3中的上部外包封严组件和7.3中的下部外包封严组件进行层间缝合，实现了两者之间的连接，进而实现了对4.1中的CMC涡轮叶片预制体的主体分割组件从叶顶至榫头底部的连续包裹，最终形成的CMC涡轮叶片预制体如图10所示；

8.2）CMC涡轮叶片预制体中的各个SiC纤维铺层模型可在二维平面上进行展开，在实际剪裁中，根据生成的二维展平图形按照1:1的比例在SiC纤维布进行剪裁；

8.3）二维展开SiC纤维布模型利于实际操作中的SiC纤维布的裁剪成形，进而实现简便易行、精准可靠的CMC涡轮叶片预制体的近净成形；其中二维展开的上部外包SiC纤维布如图6所示，二维展开的下部外包SiC纤维布如图8所示；

8.4）在实际的制作中，涡轮叶片的主体分割模型可通过预成型工具将蘸有预浸料（含有前驱体和粘结剂）的各层SiC纤维布进行依次地手工铺放，进行初期固化和成型；而后基于该固化模型进行后续外包封严组件的铺放；

8.5）预成型工具是基于涡轮叶片主体分割模型的外型而设计的模具，可对蘸有预浸料的SiC纤维布起到支撑和定型的作用；

8.6）各个SiC纤维铺层中的纤维方向尽量与构件所受的载荷方向一致，以提高叶片的力学性能；

8.7）CMC涡轮叶片预制体主体分割组件的中间两层SiC纤维主方向定为0°/90°，以提高其承受离心力的能力。多层多向铺放时，在0°/90°铺层间用±45°铺层隔开以降低层间应力，提高层间强度。同时，为提高复合材料表面抗冲击特性，叶片的上部外包封严组件表面进行±45°的SiC纤维布铺层，来提高其抗剪切性能。

需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种陶瓷基涡轮转子叶片预制体的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将基于气动力学、流体力学和结构力学得到的涡轮叶片型面参数进行抽取，创建得到CMC涡轮叶片的主体模型；

步骤二、获取CMC涡轮叶片的主体模型在不同叶高处的叶身横截面形状，绘制每个横截面沿叶片流道相切方向的几何中心线，将这些几何中心线自上而下形成空间曲面，即是CMC涡轮叶片的主体模型的中面；将此中面加厚形成自叶顶至榫头底部纤维连续的SiC纤维布；以此中面为基准，前后堆叠铺放相同层数的纤维布，得到SiC纤维布铺层模型；

步骤三、通过SiC纤维布铺层模型将CMC涡轮叶片的主体模型进行分割操作，得到由SiC纤维布层层铺叠而成的CMC涡轮叶片预制体的主体分割模型；

步骤四、将预制体的主体分割模型的底部插入SiC纤维布补片以形成外凸榫头，便于与榫槽配合传力，进而形成最终的 CMC涡轮叶片预制体的主体分割组件；

步骤五、将内部区域被裁剪的SiC纤维布铺层从叶顶依次套入到叶根处，此被裁剪掉区域的边界正好与叶根处的叶身横截面的边界相贴合，该SiC纤维布铺层结构即是CMC涡轮叶片预制体最初的下缘板；

步骤六、将一块SiC纤维布包裹到预制体的主体分割组件上部，并与叶根处的下缘板和相应的SiC纤维布补片配合，形成上部外包封严组件，实现对预制体主体分割组件从叶顶至叶根外露部分的完全包裹；

步骤七、将一块SiC纤维布包裹到预制体的主体分割组件下部，并与叶根处的下缘板和相应的SiC纤维布补片配合，形成下部外包封严组件，实现对预制体主体分割组件中从叶根至榫头底部外露部分的包裹；

步骤八、将上下两个外包封严组件中互相贴合的下缘板部分进行层间缝合，形成CMC涡轮叶片预制体的最终下缘板结构，同时实现对叶片内部铺层结构从叶顶至榫头底部的连续包裹，并最终实现CMC涡轮叶片预制体的模块化铺层设计。

2.如权利要求1所述的一种陶瓷基涡轮转子叶片预制体的设计方法，其特征在于：

步骤一中，将涡轮叶片从叶顶至叶根的相应横截面的叶型参数进行抽取，然后绘制榫头部位的横截面，共计10个横截面形状；基于绘图软件的曲线组和实体成型功能创建得到CMC涡轮叶片预制体的主体模型。

3.如权利要求2所述的一种陶瓷基涡轮转子叶片预制体的设计方法，其特征在于：

步骤二中，将10个横截面沿叶片流道相切方向进行几何中心线的抽取，共计得到10条空间曲线；而后通过曲线组功能形成一个空间扭转的曲面，空间扭转的曲面是CMC涡轮叶片预制体的主体模型的中面，该中面与预制体的主体模型的叶盆和叶背距离相等；将中面加厚至0.52mm形成一层SiC纤维布，并以此中面形成的SiC纤维布为基准前后各堆叠9层纤维布，最终得到共计19层的SiC纤维布铺层模型。

4.如权利要求3所述的一种陶瓷基涡轮转子叶片预制体的设计方法，其特征在于：

步骤三中，将SiC纤维布铺层模型针对CMC涡轮叶片的主体模型进行裁剪分层，进而得到CMC涡轮叶片预制体的主体分割模型，预制体的主体分割模型由厚度为0.52mm的SiC纤维布层层铺叠而成，共计18层。

5.如权利要求4所述的一种陶瓷基涡轮转子叶片预制体的设计方法，其特征在于：

步骤四中，预制体的主体分割组件的中间两层SiC纤维布之间没有插入SiC纤维布补片，其余各层之间均插入了SiC纤维布补片，共计14层。

6.如权利要求5所述的一种陶瓷基涡轮转子叶片预制体的设计方法，其特征在于：

步骤六中，将一块SiC纤维布包裹到预制体的主体分割组件上部，此上部外包SiC纤维布的下部能够向两侧弯折而与下缘板相贴合；上部外包SiC纤维布在叶盆一侧的叶片后缘处开始包裹，绕过叶片前缘并最终在叶背一侧的叶片后缘处结束，沿叶片后缘将此外包的SiC纤维布自上而下进行缝合；将上部外包SiC纤维布与叶根处的下缘板和相应的SiC纤维布补片配合，形成上部外包封严组件。

7.如权利要求6所述的一种陶瓷基涡轮转子叶片预制体的设计方法，其特征在于：

步骤七中，将一块SiC纤维布包裹到预制体的主体分割组件下部，此下部外包SiC纤维布的上部能够向两侧弯折而与下缘板相贴合；下部外包SiC纤维布从下缘板的叶盆一侧开始包裹，绕过叶片的榫头部位并最终在下缘板的叶背一侧结束；将下部外包SiC纤维布与叶根处的下缘板和相应的SiC纤维布补片配合，形成下部外包封严组件。

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