CN110439626B

CN110439626B - 用于叉指转子的复合翼型组件

Info

Publication number: CN110439626B
Application number: CN201910369097.6A
Authority: CN
Inventors: 马修·马克·韦弗
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2018-05-04
Filing date: 2019-05-05
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2039-05-05
Also published as: CN110439626A; US10941665B2; US20190338658A1

Abstract

提供了转子组件和用于制造转子组件的翼型的方法。例如，转子组件包括围绕燃气涡轮发动机的轴向中心线周向延伸的旋转结构和具有根部和尖部的翼型。根部联接到旋转结构并具有球根形状。翼型由多个复合层形成，其一部分在根部处限定第一和第二端表面，第一和第二端表面与旋转结构接触并且一起限定根部的凿形端部。在另一个实施例中，转子组件包括围绕燃气涡轮发动机的轴向中心线周向延伸的外转子和具有根部和尖部的复合外转子叶片。叶根联接到外转子并且沿径向方向朝向轴向中心线向内延伸。

Description

用于叉指转子的复合翼型组件

技术领域

本主题大体涉及用于燃气涡轮发动机的复合部件，更具体地，涉及叉指燃气涡轮发动机转子的复合翼型和复合翼型组件。

背景技术

更常见的是，非传统的高温复合材料，例如陶瓷基质复合(CMC)材料，正在用于诸如燃气涡轮发动机的应用中。与典型的部件(例如金属部件)相比，由这种材料制成的部件具有更高的温度能力，这可以改善部件性能和/或提高发动机温度。复合部件也可以提供其他优点，例如改进的强度重量比。此外，随着燃气涡轮发动机设计者和制造商寻求进一步提高发动机性能和效率，一种已知的解决方案是结合反向旋转涡轮机，使得涡轮机无叶。然而，在叉指转子组件中使用复合翼型或叶片存在诸如如何将向内延伸的复合叶片附接到外转子(例如，旋转鼓)而不会过度增加转子的厚度，从而增加其重量，并且能够承受附接区域的应力集中的问题。尽管如此，使叶片处于压缩而不是张力的这种构造受益于复合叶片的使用，例如，与金属相比，CMC具有增加的模量，这提供了压缩运行的叶片的柱屈曲裕度的增加。

因此，具有用于附接到旋转结构，特别是叉指转子组件的特征的复合叶片将是有用的。特别地，以允许最小转子厚度的方式附接到叉指转子组件的外转子的复合叶片将是有利的。此外，期望具有附接结构的复合叶片，该附接结构使得在其与叉指转子组件的外转子的附接区域处的应力集中最小化。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明来学习。

在本主题的一个示例性实施例中，提供了一种用于燃气涡轮发动机的转子组件。转子组件包括围绕燃气涡轮发动机的轴向中心线周向延伸的旋转结构和具有根部和尖部的翼型。根部联接到旋转结构并具有球根形状。翼型由复合材料的多个层形成，并且多个层的一部分在根部处限定第一端表面并且在根部处限定第二端表面。第一端表面和第二端表面与旋转结构接触，并且第一端表面和第二端表面一起限定根部的凿形端部。

在本主题的另一示例性实施例中，提供了一种用于燃气涡轮发动机的转子组件。转子组件包括围绕燃气涡轮发动机的轴向中心线周向延伸的外转子和具有叶根和叶尖的外转子叶片。叶根联接到外转子，外转子叶片沿径向方向朝向轴向中心线向内延伸。外转子叶片由复合材料形成。

在本主题的另一示例性实施例中，提供了一种用于制造叉指转子组件的外转子的叶片的方法。该方法包括搁置复合材料的多个层以形成叶片；处理多个层以产生叶片；在叶片的根部上限定第一端表面；并在根部上限定第二端表面。第一和第二端表面一起限定叶片的尖端。

参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本发明的这些和其他特征，方面和优点。包含在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

附图说明

在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其参考附图，其中：

图1提供了根据本主题的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。

图2提供了根据本主题的示例性实施例的图1的燃气涡轮发动机的涡轮区段的一部分的横截面视图。

图3提供了根据本主题的示例性实施例的附接到图2中所示的涡轮区段的一部分的转子组件的外转子的叶根的示意性横截面视图。

图4提供了根据本主题的另一示例性实施例的附接到图2中所示的涡轮区段的一部分的转子组件的外转子的叶根的示意性横截面视图。

图5提供了根据本主题的示例性实施例的图2中示出的涡轮区段的一部分的部段的放大视图。

图6A提供了根据本主题另一示例性实施例的使用销附接到图2中所示的涡轮区段的一部分的转子组件的外转子的叶根的示意性横截面视图。

图6B提供了用于将叶根附接到外转子的图6A的销的第一端的端视图，第二端的侧视图和端视图。

图7提供了根据本主题的另一示例性实施例的图2中示出的涡轮区段的一部分的部段的放大视图。

图8,9和10提供了示出根据本主题的各种实施例的用于形成复合翼型的方法的流程图。

在本说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本主题的相同或类似的特征或元件。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。提供每个实施例是为了解释本发明，而不是限制本发明。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以在本发明中进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变化。

如本文所使用的，术语“第一”，“第二”，“第三”等可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。

术语“向前”和“向后”是指燃气涡轮发动机或车辆内的相对位置，并且指的是燃气涡轮发动机或车辆的正常操作姿态。例如，关于燃气涡轮发动机，向前指的是更靠近发动机入口的位置，而向后指的是更靠近发动机喷嘴或排气的位置。

术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。

除非本文另有规定，否则术语“联接”，“固定”，“附接到”等是指直接联接，固定或附接，以及通过一个或多个中间部件或特征的间接联接，固定或附接。

除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”，“一个”和“该”包括复数指代。

除非另有说明，否则术语“低”，“高”或它们各自的比较度(例如，更低，更高，在适用的情况下)均指发动机内的相对速度。例如，“低涡轮”或“低速涡轮”限定的旋转速度通常低于“高涡轮”或“高速涡轮”。或者，除非另有说明，否则上述术语可以以其最高级别理解。例如，“低涡轮”可以指涡轮区段内的最低最大转速涡轮，“高涡轮”可以指涡轮区段内的最高最大转速涡轮。如本文所用，“高涡轮”或“高速涡轮”通常是指一个或多个涡轮转子，其限定比低涡轮或低速涡轮更高的最大转速。更进一步地，对“高涡轮”的引用可包括多个，其各自限定一个或多个彼此分开或独立且大于低速涡轮的最大转速的最大转速。

在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言用于修饰任何可允许变化的定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语(例如“大约”，“近似”和“基本”)修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或者用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可能指的是在10％的范围内。

这里和整个说明书和权利要求中，范围限制被组合和互换；除非上下文或语言另有说明，否则这些范围被识别并包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围包括端点，并且端点可彼此独立地组合。

本文大体提供转子组件的实施例，其利用附接到旋转结构的复合翼型，例如反向旋转的无叶燃气涡轮发动机的外转子。这里总体示出和描述的实施例可以应用于燃气涡轮发动机的各个区段，例如涡轮区段和/或压缩机区段，并且特别是应用于叉指涡轮或压缩机区段，以通过使用复合材料来增加发动机性能。此外，本文所述的复合翼型包括用于抵抗或最小化翼型的压缩载荷的影响的特征。此外，本文所述的翼型到旋转结构的附接有助于减小转子组件的重量以及附接应力集中。另外，所提供的转子组件实施例大体可以使用复合部件来进行相互交叉，或者进一步延伸第一转子组件在一个或多个第二转子组件中的相互交叉。这种相互交叉能够提高燃气涡轮发动机的效率，改善性能，减少燃料燃烧，并改善发动机在较高转速下的可操作性。

叉指压缩机或涡轮区段可以增加燃料效率，操作效率和/或动力输出，同时减少重量，部件数量和/或包装(例如，径向和/或轴向尺寸)。例如，叉指压缩机或涡轮区段可以增加燃气涡轮发动机的旁通比和/或总压力比，从而相对于具有类似动力输出和/或包装的其他发动机提高燃料效率，操作效率和/或动力输出。叉指压缩机或涡轮区段可以进一步减少静止和/或旋转翼型的数量，从而减少发动机的包装和/或重量，同时保持或提高效率，性能或动力输出。更进一步地，叉指涡轮区段可以减小轴向流动面积和转速的平方的乘积(乘积称为“AN²”)，同时另外降低涡轮区段的每级的平均工作因子。

现在参考附图，其中相同的数字在整个附图中表示相同的元件，图1是示例性燃气涡轮发动机10(在本文中称为“发动机10”)的示意性横截面视图，其显示为并入根据本主题的方面的涡轮区段30的示例性实施例的高旁路涡轮风扇发动机。尽管下面参考涡轮风扇发动机进一步描述，但是本公开一般也适用于涡轮机械，包括螺旋桨，涡轮喷气发动机，涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴燃气涡轮发动机，包括船用和工业涡轮发动机和辅助动力单元。如图1所示，发动机10具有纵向或轴向中心线轴线12，其延伸穿过其中以用于参考目的。发动机10限定纵向方向L，径向方向R，沿纵向方向L的上游端66和下游端68，以及周向方向C。

通常，发动机10可包括基本上管状的外壳18，其限定环形入口20。外壳18沿纵向方向L以串联流动方式包围压缩机区段22，燃烧区段28，叉指涡轮区段30和喷射排气喷嘴区段40。风扇组件14大致设置在压缩机区段22的前方或上游。在图1所示的实施例中，压缩机区段22包括沿纵向方向L交替或相互交叉布置的第一高压(HP)压缩机24和第二中压(IP)压缩机26。风扇组件14包括联接到风扇转子16的多个风扇叶片42中的至少一个级。多个风扇叶片42在径向方向R上联接到风扇转子16并从风扇转子16向外延伸。在各种实施例中，风扇转子16可包括沿纵向方向L的多级风扇叶片42。在一些实施例中，风扇转子16可以是低速轴36，其由涡轮区段30的至少一部分驱动，如本文进一步描述的。在各种实施例中，联接到低速轴36的多个风扇叶片42的多级可称为低压(LP)压缩机。在其他实施例中，风扇组件14可以联接到联接到涡轮区段30的高速轴38，并且风扇组件14还可以包括设置在风扇转子16和高速轴38之间的减速组件。减速组件可以降低风扇转子16相对于涡轮部分30的涡轮转子的旋转速度，风扇转子16通过高速轴38附接到涡轮区段30。

环形风扇壳体或机舱44周向地围绕风扇组件14的至少一部分和/或外壳18的至少一部分。在一个实施例中，机舱44可以通过多个周向间隔开的出口导向叶片或支柱46相对于外壳18支撑。机舱44的至少一部分可以在外壳18的外部上(在径向方向R上)延伸，以便在它们之间限定旁路气流通道48。

如图1中进一步所示，在发动机10的操作期间，由箭头50示意性指示的一定体积的空气通过机舱和/或风扇组件14的相关联的入口52进入发动机10。当一定体积的空气50通过风扇叶片42时，如箭头54示意性所示的第一部分空气被引导或导向到旁路气流通道48中，而如箭头56示意性所示的第二部分空气被引导通过风扇组件14并通过入口20。第一部分空气54和第二部分空气56之间的比率通常称为旁通比。

当空气56流过压缩机区段22朝向燃烧区段28时，空气56逐渐被压缩。如箭头58示意性所示，现在压缩的空气流入燃烧区段28，在燃烧区段28中引入燃料，与至少一部分压缩空气58混合，并点燃以形成燃烧气体60。燃烧气体60流入涡轮区段30，使得涡轮区段30的第一转子组件100和第二转子组件200旋转并支撑压缩机区段22和/或风扇组件14中的相应联接的旋转构件的操作。随后，燃烧气体60被导向通过发动机10的喷射排气喷嘴区段40，以提供推进力。同时，在第一部分空气54在从发动机10的风扇喷嘴排气区段62排出之前被导向通过旁通气流通道48时，第一部分空气54的压力基本上增加，也提供推进力。涡轮区段30和喷射排气喷嘴区段40至少部分地限定用于将燃烧气体60导向通过发动机10的热气路径64。

现在参照图2，涡轮区段90包括沿纵向方向L交替布置的第一转子组件100，其具有第二转子组件200，即，第一和第二转子组件100,200相互交叉。第一转子组件100包括环形外转子102，环形外转子102围绕轴向中心线12沿周向方向延伸并且可绕轴向中心线12旋转。这样，外转子102是围绕发动机10的轴向中心线12周向延伸的旋转结构；在各种实施例中，外转子102是鼓或盘。外转子102也沿纵向方向L延伸并且至少部分地围绕第二转子组件200。此外，第一转子组件100包括外转子翼型或叶片104，其联接到外转子102并沿径向方向R向内延伸。在示例性实施例中，第一转子组件100包括相邻周向布置的多个外转子翼型或叶片104。下面更详细地描述外转子102，叶片104以及叶片104到外转子102的附接。

第二转子组件200包括内转子204。多个第二转子翼型或叶片202沿径向方向R从内转子204向外延伸，即远离轴向中心线12。内转子204可以限定鼓，盘，叶片盘(例如，叶盘)或整体叶片转子(IBR)。多个内转子翼型或叶片202中的每一个包括内叶根和内叶尖，其中内叶根附接到内转子204，内叶尖是内叶片202的径向最外点，并且每个叶片202可以通过吊架，槽，燕尾销，机械紧固件，其他合适的附接方案或任何前述的组合固定到内转子204。在各种实施例中，内转子204和内转子翼型或叶片202可基本上限定为单个整体件。

在各种实施例中，图2中所示的涡轮区段30的一部分限定了反向旋转的低速涡轮转子组件。第一转子组件100和第二转子组件200均可联接到低速轴36。在一个实施例中，第一转子组件100联接到低速轴36，第二转子组件200通过减速组件联接到低速轴36。减速组件可包括齿轮箱，齿轮组件或液压或气动变速组件。低速轴36在相对的纵向端部处联接到风扇组件14的风扇转子16。

在另一个实施例中，第二转子组件200联接到高速轴38，高速轴38在相对的纵向端处进一步联接到HP压缩机26。在又一些实施例中，涡轮区段30还可包括第三转子组件300，其经由第三轴39在发动机10的相对的纵向端处联接到低压(LP)或中压(IP)压缩机24。在其他实施例中，第一转子组件100可以包围第二转子组件200，第三转子组件或两者的前述实施例中的一个或多个。在其他各种实施例中，第一转子组件100相对于第二转子组件200，第三转子组件或两者处于反向旋转布置。

本文描述的涡轮区段30的各种实施例大体相对于第二转子组件200限定至少部分地可独立旋转的第一转子组件100。例如，第一转子组件100可以相对于第二转子组件200限定大致固定或成比例的速度。作为另一示例，第一转子组件100可相对于第二转子组件200，第三转子组件300或两者独立地旋转。

在一些实施例中，发动机10的部件，特别是热气路径64内的部件或限定热气路径64的部件，例如外转子翼型或叶片104，可包括复合材料，例如具有高温能力的非金属陶瓷基质复合(CMC)材料。复合材料大体包括嵌入基质材料(例如陶瓷基质材料)中的纤维增强材料。增强材料用作复合材料的承载组分，而复合材料的基质用于将纤维粘合在一起并充当介质，外部施加的应力通过该介质传递并分配到纤维。

示例性CMC材料可包括碳化硅(SiC)，硅，二氧化硅或氧化铝基质材料及其组合。陶瓷纤维可以嵌入基质中，例如氧化稳定的增强纤维，包括如蓝宝石一样的单丝和碳化硅(例如，Textron的SCS-6)，以及粗纱和纱线，包括碳化硅(例如，Nippon Carbon的

Ube Industries的

和Dow Corning的

)，硅酸铝(例如，Nextel的440和480)，切碎的晶须和纤维(例如，Nextel的440和

)，以及可选的陶瓷颗粒(例如，Si、Al、Zr、Y的氧化物及其组合)和无机填料(例如，叶蜡石，硅灰石，云母，滑石，蓝晶石和蒙脱石)。例如，在某些实施例中，可以包括陶瓷耐火材料涂层的纤维束形成为增强带，例如单向增强带。多个带可以叠放在一起(例如，成层)以形成预制件部件。在形成预制件之前或在形成预制件之后，可以用浆料组合物浸渍纤维束。然后可以对预制件进行热处理(例如固化或烧尽)以在预制件中产生高焦炭残留物，以及随后的化学处理，例如用硅熔融渗透，以达到由具有所需化学成分的CMC材料形成的部件。在其他实施例中，CMC材料可以形成为例如碳纤维布而不是带。

如图2所示，每个外转子翼型件或叶片104包括翼型部分106和由CMC材料制成的柄部分108。每个外转子叶片104还包括平台110，前裙部112和后裙部114，它们也由CMC材料形成。平台110大致沿纵向方向L延伸，而每个裙部112,114大致沿径向方向R延伸。如下面更详细描述的，柄部分108的翼型或叶根116(图3)固定或联接到外转子102。翼型部分106通常从柄部分108径向延伸，以便突出到流过涡轮区段30的燃烧气体60的热气路径64中。例如，翼型部分106可以从固定到外转子102的柄部分108径向向内延伸到翼型或叶尖118。另外，翼型部分106可以大体限定空气动力学形状。作为示例，翼型部分106可以成形为具有压力侧120(图3)和吸入侧122(图3)，其构造成便于捕获燃烧气体的动能并将其转换成可用的旋转能量。

第一转子组件100还包括可旋转的扭矩框架124。扭矩框架124限定了可绕轴向中心线12旋转的大致环形结构。扭矩框架124包括内环126，外环128和大致沿径向方向R延伸并且联接到内环126和外环128的结构件130。与外转子叶片104类似，在示例性实施例中，第一转子组件100包括相邻周向布置的多个结构件130。内环126和外环128中的每一个大致相对于彼此同心。内环126和外环128相对于轴向中心线12进一步同心。结构件130将沿着内环126的径向和周向载荷传递到外环128。

在各种实施例中，结构件130相对于轴向中心线12限定大致垂直的，锐角的或钝角的倾斜角。结构件130大体提供相对于轴向载荷(例如由来自燃烧区段28的燃烧气体60产生的)的支撑。扭矩框架124还构造成从燃烧气体60提取功或能量，以使得能够旋转包括扭矩框架124和外转子102的第一转子组件100。这样，在各种实施例中，扭矩框架124的结构件130可以进一步限定翼型，例如包括压力侧，吸入侧，前缘和后缘，以有效率地且有效地从燃烧气体60中提取能量，以引起第一转子组件100的旋转。

仍然参考图2，第二转子组件200包括沿第一转子组件100的外转子102的径向方向R向内设置的第二翼型或叶片202。更具体地，在示例性实施例中，第二转子组件200包括相邻周向布置的多个第二翼型或叶片202，每个翼型或叶片202从内转子204径向向外延伸。在各种实施例中，第一转子组件100和第二转子组件200均可绕发动机10的轴向中心线12旋转。第一转子组件100和第二转子组件200处于反向旋转布置(即，围绕轴向中心线12相对于彼此在相反方向上旋转)。然而，应当理解，在其他实施例中，第一涡轮转子100和第二转子组件200可以处于同向旋转布置(即，围绕轴向中心线12在相同方向上旋转)。在任一种情况下，第一转子组件100取代传统的固定喷嘴或叶片，使得燃气涡轮发动机10可被描述为无叶的。

尽管第一转子组件100和第二转子组件200在图1和图2中被描绘为涡轮区段30的一部分，但是应当理解，这里描述的它们的各种实施例可以进一步应用于叉指压缩机区段22，例如如图1大体所示。例如，在一个实施例中，第一压缩机24包括外转子102，其中多个外转子翼型104与第二压缩机26的翼型交替布置。这里总体示出和描述的第一转子组件100的实施例可以应用于叉指压缩机区段22。

现在参考图3，根据本主题的示例性实施例，提供了附接到外转子102的叶片104的示意性横截面视图。如图3所示，每个外转子翼型或叶片104的翼型部分106和柄部分108由多个CMC材料层138制成。在图3所示的示例性实施例中，多个层138的一部分140从叶片104的压力侧120延伸到叶片104的吸入侧122。在所示实施例中，每个层140从压力侧120向吸入侧122缠绕以限定叶片104。优选地，层140沿其长度包含连续的CMC纤维，使得连续的CMC纤维缠绕在叶根116的轴向中线142周围；因此，层140可以称为连续层140。连续纤维CMC层可以帮助避免依赖于叶片材料的层间能力来抵抗叶片上的应力，并且通过围绕中线142缠绕每个层来维持连续纤维。在一个实施例中，多个连续层140可缠绕在沿中线142延伸的心轴上，以形成大致泪滴形开口，一个或多个填充物或层片包144(也可称为面条)放置在该开口中。这样，叶根116可具有大致球根状的形状。填充物包144可包括例如卷起的层，基质内的短切CMC纤维或任何其它适当的材料。此外，柄部分108的叶根116可以限定最外点或边缘146，即叶片104的径向最外点或边缘。在示例性实施例中，最外点或边缘146可以是叶片104的距离叶片104的尖部118最远的表面。

如图3所示，叶根116联接到外转子102，即，转子组件100的翼型104的根部116联接到旋转结构102。多个层138的一部分在叶根116处限定第一端表面148和第二端表面150。第一端表面148和第二端表面150从外转子叶片104的径向最外边缘146延伸。第一和第二端表面148,150从边缘146延伸，使得第一和第二端表面148,150在它们之间限定角度α。因此，第一和第二端表面148,150一起或共同限定叶根116的大致凿形，楔形或尖的端部132。这样，凿子形端部132可以理解为由在公共线或表面146处相交的两个平坦表面148,150限定，在交叉表面148,150之间限定角度α。

此外，第一端表面148和第二端表面150与外转子102接触。更具体地，外转子102限定用于接收叶根116的凹槽152。凹槽152由第一凹槽表面154和第二凹槽表面156限定，并且凹槽152接收叶根116的端部132，使得第一端表面148接触第一凹槽表面154和第二端表面150接触第二凹槽表面156。也就是说，第一和第二端表面148,150提供用于接触外转子102的接触表面。如图3所示，第一端表面148平行于第一凹槽表面154延伸，第二端表面150平行于第二凹槽表面156延伸。凹槽152的形状与尖端132互补并且接收叶根116，叶片104和外转子102之间几乎没有空间，即叶根116的凿形，楔形或尖的端部132由凹槽152接收，使得叶片104和外转子102之间几乎没有间隙。如图3所示，在一些实施例中，最外边缘146是表面，并且凹槽152包括在第一和第二凹槽表面154,156之间的圆角，使得在边缘表面146和凹槽152的圆角之间限定了小空间或间隙。

在图3所示的示例性实施例中，第一和第二端表面148,150由牺牲机器原料CMC材料形成，以便保持缠绕在中线142周围的连续纤维CMC层140。更具体地，多个CMC层138包括连续层140和机器原料或牺牲层158。如上所述，连续层140从叶片104的压力侧120，围绕叶片104的柄部分108处的一个或多个填充物包或面条部144延伸到叶片104的吸入侧122。如图3所示，机器原料层(machine stock plies)158缠绕在叶片根部116处的连续层140周围，使得机器原料层158是叶片根部116处的多个CMC层138的最外层。这样，机器原料层158包括限定第一端表面148和第二端表面150的多个层138的一部分。

机器原料层158经机械加工以限定第一端表面148和第二端表面150。也就是说，机器原料层158在叶片根部116处围绕连续层140层叠，以提供机械原料或用于加工的牺牲材料，以限定叶片104的第一和第二端表面148,150。这样，连续层140的至少一部分，优选地，大部分的连续层140保持连续并且不被切开或以其他方式破坏以形成第一和第二端表面148,150。例如，层138可以搁置在工具，心轴，模具或其他合适的支撑装置或表面上以形成复合层叠层。在搁置多个复合层138以形成复合层叠层之后，如本文进一步描述的那样对叠层进行处理，例如压实，固化，烧制和致密化，并在根端132处加工以限定第一和第二端表面148,150。在一些实施例中，可以对叠层进行部分处理，例如压实和高压灭菌，以形成生坯状态叠层，并且可以机械加工生坯状态叠层的根端132以粗略地限定第一和第二端表面148,150。也就是说，端表面148,150可以通过生坯加工(下面更详细地描述)进行粗加工，在完全加工叶片叠层之后完成最终加工，以限定具有所需容差的端表面148,150。

如图3所示，机械加工的第一和第二端表面148,150被精确地限定以适配在外转子102的凹槽152内。也就是说，机械加工的第一和第二端表面148,150对应于凹槽152的轮廓(即，第一和第二凹槽表面154,156)，或者与凹槽152的轮廓互补，加工表面148,150抵靠凹槽152的轮廓。因此，加工复合层138的叠层以限定凿形，楔形或尖的根端132可有助于提供与外转子102的更好适配。叶根116和外转子102之间的更精确适配允许凹槽152相对浅。因此，凿形，楔形或尖的根部132有助于浅的凹槽152，这有助于使外转子102的厚度最小化，从而减小第一转子组件100的重量。此外，具有平行于第一和第二端表面148,150接触的凹槽表面154,156延伸的第一和第二端表面148,150的凿形，楔形或尖的端部132，有助于叶片104承受叶片104和外转子102之间的接触表面处的叶片104上的压缩力。此外，保持缠绕在中线142周围的连续层140有助于防止复合叶片104的分层。

现在转向图4，根据本主题的另一示例性实施例，提供了附接到外转子102的叶片104的示意性横截面视图。如图4所示，在一些示例性实施例中，连续层140大致沿着叶片跨度从叶尖118延伸到叶片根部116，但是与图3中所示的实施例不同，图4的实施例中的连续层140不围绕叶根116处的中线142缠绕。相反，填充物或层片包144插入在连续层组140之间，以增加柄部分108的厚度并限定大致球根状叶根116。另外，形成示例性叶片104的多个层138包括多个端表面层160。端表面层160包括限定第一端表面148和第二端表面150的多个层138的一部分。端表面层160连结到连续层140以限定第一端表面148和第二端表面150，即端表面层160的第一部分160a限定第一端表面148和端表面层160的第二部分160b限定第二端表面150。

如图4中进一步所示，叶根端部132容纳在外转子102的凹槽152内。与图3所示的实施例类似，凹槽152的形状与根端部132互补并且接收叶根116，叶片104和外转子102之间几乎没有空间，即，叶根116的凿形，楔形或尖的端部132由凹槽152接收，使得叶片104和外转子102之间几乎没有间隙。与图3的实施例类似，最外边缘146可以是由端表面层160的第一和第二部分160a，160b限定的表面，并且凹槽152包括在第一和第二凹槽表面154之间的圆角，使得在边缘表面146和凹槽152的圆角之间限定了小的空间或间隙。此外，端表面层160的第一部分160a平行于第一凹槽表面154延伸，并且端表面层160的第二部分160b平行于第二凹槽表面156延伸。在示例性实施例中，叶片104的连续层140被生坯加工以限定凿形，楔形或尖的根端132。也就是说，连续层140被生坯加工以限定第一表面132a和第二表面132b，第一表面132a和第二表面132b各自从边缘162延伸，使得角度β限定在第一和第二表面132a，132b之间。更具体地，在如上所述搁置多个复合层138(例如，连续层140)以形成复合层叶片叠层之后，对叠层进行部分处理以形成生坯状态叠层。例如，可以例如在高压釜中压实和固化叠层。在部分处理之后，形成叠层的复合层138处于生坯状态，保持一定的柔韧性和延展性。这种柔韧性和延展性可有助于加工叠层，例如，与加工相对更硬且更脆的完全加工的部件相比，可以使加工更容易。因为生坯状态叠层是在其生坯状态下加工的，所以加工处理可以称为生坯加工。生坯加工可包括电火花加工(EDM)(即EDM钻孔)；激光加工；精密加工；或其他合适的加工或切割技术或工艺中的一种或多种。如上所述，对叠层进行生坯加工以限定第一和第二表面132a，132b，其间具有角度β，如图4所示。

端表面层160的层压或层堆叠定位在第一表面132a和第二表面132b中的每一个上，以分别限定第一和第二端表面148,150。这样，端表面层160限定了叶片104的最外边缘146，其中角度α限定在第一端表面148和第二端表面150之间，并且端表面层160一起或共同限定凿形，楔形或尖的端部132。如图4中进一步所示，端表面层160搁置有连续层140，使得端表面层160的第一部分160a平行于第一表面132a和第一凹槽表面154，并且端表面层160的第二部分160b平行于第二表面132b和第二凹槽表面156。也就是说，端表面层160的第一部分160a内的纤维大致平行于第一凹槽表面154，并且端表面层160的第二部分160b内的纤维大致平行于第二凹槽表面156。大致平行于凹槽表面154,156使层160内的纤维取向有助于叶片104承受叶片104和外转子102之间的接触表面处叶片104上的压缩力。

尽管在图3和4中示出为大致对称，但应理解，第一和第二端表面148,150不需要是对称的。例如，第一端表面148或第二端表面150可以比另一个端表面短。作为另一个例子，端表面148,150中的一个可以相对于另一个具有不同的角度。例如，第一端表面148可以处于第一角度，该第一角度从叶片104的中心轴线限定，中心轴线径向延伸通过中线142，到第一端表面148，第二端表面150可以处于从中心轴线到第二端表面150限定的第二角度。在这样的实施例中，第一角度不同于第二角度，与图3和4中所示的实施例不同，其中从第一和第二表面148,150到中心轴线的角度相等(即，角度α的一半)。在一些实施例中，第一和第二端表面148,150之间可存在其他差异，使得表面148,150是不对称的。

如图2中大致示出并且在图5中进一步详细示出的，在示例性实施例中，前保持器164和后保持器166用于轴向和径向地将叶片104保持在外转子102中限定的凹槽152内。更具体地，环形前保持器或前保持构件164抵靠叶根116上游的外转子102定位。环形后保持器或后保持构件166抵靠叶根116下游的外转子102定位。叶片104的柄部分108限定前凸缘134和后凸缘136。前保持器164包括在前凸缘134内侧的臂168。前保持器164的臂168限定唇部170，叶片104的前凸缘134设置在唇部170上。类似地，后保持器166包括位于后凸缘136内侧的臂172。后保持器166的臂172限定唇部174，后凸缘136设置在唇部174上。因此，前保持器164和后保持器166有助于相对于外转子102轴向和径向地保持叶片104。如前所述，在各种实施例中，第一转子组件100包括相邻周向布置的多个叶片或翼型104。应当理解，在这样的实施例中，每个叶片104包括前凸缘134和后凸缘136，并且每个前凸缘134设置在由前保持器164的臂168限定的唇部170上，每个后凸缘136设置在由后保持器166的臂172限定的唇部174上。

现在参照图6A，6B和7，在本主题的其他示例性实施例中，第一转子组件100利用其他构造将叶片104附接或联接到外转子102，例如销和U形夹式布置。在图6A，6B和7所示的示例性实施例中，形成叶片104的多个CMC层138是连续层140，其围绕以叶根116的轴向中线142为中心的层138的柱形环176从叶片104的压力侧120缠绕到吸入侧122。更具体地，环176由层138形成，使得层内的纤维在围绕中线142的基本上连续的环中定向。形成叶片104的多个连续层140缠绕在位于叶根116处的环176周围并沿中线142延伸，形成围绕环176的大致泪滴形开口，一个或多个填充物或层片包144(其也可以称为面条)放置在该开口中。这样，叶根116具有大致球根状的形状。

另外，如图6A所示，销178延伸穿过环176，并因此穿过叶根116。诸如填充物或层片包144的填充物材料插入销178和环176之间，以及环176和连续层140之间，以填充叶片104中的任何间隙。在替代实施例中，填充物包144可以插入环176和层140之间的泪滴形开口内以及环176内，并且在填充物包144中加工出销孔179，使得在填充物包144放置在由层140形成的袋中之后插入销178。因此，销孔179的形状与销178的横截面互补，并且限定销孔179的填充物包144包括第一销表面和第二销表面，其与销178的第一表面180和第二表面182对接。在一些实施例中，销孔179可以通过如上所述的生坯加工粗略地限定，例如，在压实和固化之后，并且在叶片104已经完全加工之后(即如这里描述的在烧制和致密化之后)，通过机械加工限定所需的容差。在其他实施例中，销孔179可以仅在加工之后通过机械加工来限定，即，叶片104不需要进行生坯加工以限定销孔179。如图6A所示，类似于图3中所示的实施例，当层140缠绕在环176上时，连续层140形成大致泪滴形的袋，并且填充物包144填充未被环176和销178占据的泪滴形袋的部分。此外，销178可以由任何合适的材料制成，例如具有适当剪切强度的材料。通常，通常用于制造转子盘的金属合金，例如Rene 108，其族内的合金或其他合适的合金，可以是用于制造销178的合适材料，但也可以使用其他材料。

与图6A保持一致，销178限定了两个平坦表面或平面，用于与叶片104对接。如图所示，销178限定第一销表面180和第二销表面182，第一销表面180和第二销表面182均从边缘184延伸，使得角度γ限定在第一和第二销表面180,182之间。在示例性实施例中，角度γ是钝角。此外，类似于关于图3和4的实施例描述的第一和第二端表面148,150，第一和第二销表面180,182承受叶片104经受的载荷并将载荷传递到外转子102。即，具有平行于由第一和第二销表面180,182接触的叶片104的互补表面192,194延伸的凿形，楔形或尖的销178，有助于叶片104承受叶片104和外转子102之间的接触表面处叶片104上的压缩力。此外，保持连续层140缠绕在中线142周围有助于防止复合叶片104的分层。如图6A和6B进一步所示，销178的其余部分具有大致圆形的横截面，即，平面销表面180,182限定在与叶片104接触的销178的本体177的大致圆形横截面上，使得表面180,182仅包括销178的一部分。另外，第一和第二销表面180,182定向成使得由销178形成的凿形物，楔形物或点朝向翼型104的尖部118径向向内指向，与图3和图4的实施例的第一和第二端表面148,150不同，其形成了径向向外指向的凿形，楔形或尖的端部132。因此，销本体177上的销178的其余部分，即本体177上的销178的大致圆形部分，相对于第一和第二销表面180,182径向向外定向。

参照图7，外转子102包括前凸缘184和后凸缘186，其间限定有凹槽188，用于接收叶根116。如图6A所示，凹槽188的形状与根端132互补。前凸缘184和后凸缘186中的每一个限定用于接收销178的孔190。每个孔190的形状与销178互补。如图6B所示，其提供了销178的第一端196和第二端198的端视图，以及销178的侧视图，销178的第一端196限定了具有与销178的其余部分相比更大的横截面的头部。第一端196可以具有大致圆形的横截面形状，虽然可以在其上限定大致平坦的表面。前孔190可以具有与第一端196的横截面形状和尺寸相对应的形状和尺寸，第一端196的平坦表面防止销110在孔190中旋转；也就是说，平坦表面防止叶片104相对于外转子102旋转。对于在圆形孔内接收的具有圆形横截面的销，这种位置约束是不可能的。此外，将容易理解的是，销178的第一端196的形状的变化也可用于防止销178和叶片104的旋转，从而保持刀片104的位置恒定。此外，销178的第二端198具有大致圆形的横截面，该横截面小于销178的其余部分的横截面。这样，第二端198可以容易地穿过销孔179，并且后孔190具有大致圆形的横截面，其尺寸接近第二端198的横截面，即小于前孔190的横截面。

因此，叶片104通过延伸穿过叶根116的销178径向和轴向地保持在外转子102的凹槽188中。此外，如本文关于其他实施例所述，在示例性实施例中，图6A和图7中描绘的第一转子组件100包括相邻周向布置的多个外转子翼型或叶片104，销178延伸穿过每个翼型或叶片104的根部116，并且进入外转子102的前凸缘184和后凸缘186，以将每个翼型或叶片104联接到外转子102。如图7中所示，开裂环保持器199或其他合适的保持器可用于相对于外鼓102保持多个销178。

如本文所述，外转子翼型或叶片104由诸如CMC材料的复合材料形成，并且本主题包括用于形成叶片104的方法。例如，参考图8，用于形成如关于图3所述的叶片104的示例性方法800包括搁置多个复合材料层，例如，如关于示例性实施例所述的多个CMC层138，如图8中的802所示。层138可缠绕在沿中线142延伸的工具或心轴周围，使得层138的至少一部分是连续层140，其从压力侧120缠绕到叶片140的吸入侧122。此外，如804所示，在叶根116处的连续层140周围搁置多个机器原料或牺牲层158；机器原料层158构成叶根116以提供机器原料，用于机械加工根部116而不切入连续层140。如关于图8中的802和804所描述的搁置层138还包括将填充物包144插入任何间隙内，例如在通过围绕中线142缠绕连续层140而形成的泪滴形袋内。

接下来，如图8中的806和808所示，对叶片叠层进行处理和机械加工，以在复合叶片104上限定第一和第二端表面148,150，如先前关于图3所述。例如，处理可以包括减薄和固化叶片叠层以形成高压灭菌体。该方法的具体处理技术和参数取决于材料的具体组成。在复合材料是CMC材料的实施例中，高压灭菌体然后可以经历烧制(或烧尽)以形成烧制体，然后致密化以产生致密的CMC部件，其是单件部件，即，该部件是CMC材料的连续件。例如，在高压灭菌之后，可将部件放入炉中以烧尽任何形成CMC层的心轴形成材料和/或溶剂，并分解溶剂中的粘合剂，然后置于带硅的炉中，以将层的陶瓷基质前体转化为进入CMC部件的基质的陶瓷材料中。由于在烧尽/烧制过程中粘合剂分解，硅熔化并渗透由基质产生的任何孔隙；CMC部件与硅的熔融渗透使CMC部件致密化。在一个实施例中，致密化和烧制可以在真空炉或在高于1200℃的温度下具有建立的气氛的惰性气氛中进行，以允许硅或另一种适当的材料熔融渗透到部件中。

然而，可以使用任何已知的致密化技术进行致密化，包括但不限于Silcomp，熔体渗透(MI)，化学气相渗透(CVI)，聚合物渗透和热解(PIP)，以及氧化物/氧化物工艺。例如，硅CMC部件可以由熔融硅渗透的纤维材料形成，例如通过通常称为Silcomp工艺的工艺。制造CMC部件的另一种技术是称为浆料铸造MI工艺的方法。在使用浆料铸造MI方法制造的一种方法中，通过首先提供包含含碳化硅(SiC)纤维的平衡二维(2D)编织布层来生产CMC，所述编织布具有两个彼此基本成90°角的编织方向，在两个编织方向上具有基本相同数量的纤维。术语“含碳化硅纤维”是指具有包含碳化硅的组成的纤维，并且优选基本上是碳化硅。例如，纤维可以具有被碳包围的碳化硅芯，或者相反，纤维可以具有被碳化硅包围或被碳化硅包封的碳芯。

在PIP工艺中，碳化硅纤维预制件用预陶瓷聚合物(例如聚硅氮烷)渗透，然后进行热处理以形成SiC基质。在氧化物/氧化物处理中，可以预浸渍铝或铝硅酸盐纤维，然后层压成预选的几何形状。部件也可以由碳纤维增强碳化硅基质(C/SiC)CMC制成。C/SiC处理包括以预选几何形状放置在工具上的碳纤维预制件。如在用于SiC/SiC的浆料铸造方法中所使用的，该工具由石墨材料制成。在约1200℃的化学气相渗透工艺中，纤维预制件由工具支撑，由此形成C/SiC CMC部件。在其他实施例中，2D，2.5D和/或3D预制件可以用于MI，CVI，PIP或其他工艺。例如，2D织物的切割层可以如上所述以交替的编织方向堆叠，或者可以缠绕或编制细丝并与3D编织，缝合或针刺组合以形成具有多轴纤维架构的2.5D或3D预制件。也可以使用形成2.5D或3D预制件的其他方式，例如，使用其他编织或编制方法或利用2D织物。

可选地，在第一和第二端表面148,150中处理和机械加工之后，复合部件可以根据需要进行精加工，并涂覆一层或多层涂层，例如环境隔离涂层(EBC)，如图8中的810所示。精加工可以包括从叶片104的外表面去除任何积聚的渗透材料，精炼叶片104的功能或关键特征(包括关键尺寸)等。此外，如关于图3所描述的，在一些实施例中，在部分处理叠层之后，例如在压实和固化叠层之后但在烧制和致密化之前，可以在叶片叠层上粗略地限定第一和第二端表面148,150，然后在烧制和致密化之后完全或最终限定(即，具有所需的容差)。

现在参照图9，用于形成如关于图4所述的叶片104的示例性方法900包括搁置多个复合材料层，例如，如关于示例性实施例所述的多个CMC层138，如图9中的902所示。搁置层138使得层138沿着叶片104的跨度连续(因此可以称为连续层140)，但不缠绕叶根116。如关于图9中的902所描述的搁置层138还包括插入填充物包144或填充材料以构建叶根116，如上文关于图4所述。

接下来，如图9中的904所示，如上所述，叶片叠层被部分处理以形成生坯状态叠层或叶片。如906所示，生坯状态叠层在其生坯状态下加工，即生坯加工，以限定第一和第二表面132a，132b，如前面参照图4所述。在生坯加工之后，如图9中的908所示，端表面层160，例如CMC层138的层压体，与生坯状态叠层或叶片一起搁置，以限定第一端表面148和第二端表面150。然后，如910和912所示，处理生坯状态叠层(包括部分处理的连续层140)和端表面层160以形成复合部件，即叶片104，并且可选地完成机加工和涂覆，例如，如上面关于方法800所述。例如，处理可以包括减薄和固化生坯状态叠层和端表面层160，然后烧制和致密化，然后根据需要完成精加工和涂覆。应当理解，处理生坯状态叠层和端表面层160将端表面层160与连续层140融合以形成单件叶片104。

转到图10，用于形成如关于图6A所述的叶片104的示例性方法1000包括搁置多个复合材料层，例如，如关于示例性实施例所述的多个CMC层138，如图10中的1002所示。首先，层138的一部分可用于形成连续环176，例如，通过将层缠绕在工具或心轴周围以形成环176。然后，层138的另一部分可以缠绕在环176周围，例如，当环176被支撑在工具或心轴上时，使得层138的至少一部分是连续层140，其从叶片140的压力侧120缠绕到吸入侧122。接下来，如1004所示，插入填充物材料，例如一个或多个填充物或层片包144，以填充通过将连续层140缠绕在环176周围形成的袋中的任何间隙，例如，环176和连续层140之间的任何间隙，以填充泪滴形袋，如图6A所示。

接下来，如图10中的1006和1008所示，处理叶片叠层以形成复合部件并加工以限定孔179，用于接收叶根116中的销178，如先前关于图6A所述的。在一些实施例中，在加工之后，销178可以插入，使得其延伸穿过叶根116并从叶片104的前端和后端突出，以便接收在外转子102的前凸缘184和后凸缘186中。在其他实施例中，可以在将叶片104安装在第一转子组件100期间插入销178。如1010所示，对叶片104可选地进行精加工和涂覆，例如，如上文关于方法800所述。例如，可以通过减薄和固化来处理叶片叠层，然后进行烧制和致密化，然后机械加工以限定销孔179，并且如果需要的话最后完成精加工和涂覆。在一些实施例中，叶片叠层可以被减薄和固化，机械加工以粗略地限定销孔179，烧制和致密化，机械加工以完全并最终限定销孔179(即，以限定具有所需容差的销孔179)，然后，如果需要，完成机械加工和涂覆。

当然，仅通过示例提供关于图8,9和10描述的方法。例如，可以使用用于压实和/或固化复合层的其他已知方法或技术，以及用于使复合部件致密化的方法或技术。或者，可以使用这些或其他已知工艺的任何组合。此外，尽管图2-7描绘了作为使用前述方法形成的示例性复合部件的同向或反向旋转涡轮的外转子102的叶片104，但是本文所述的方法也可用于形成其他复合部件。例如，复合部件可以是同向或反向旋转压缩机的翼型或燃气涡轮发动机的任何其它合适的翼型。此外，尽管本文关于陶瓷基质复合材料描述了结构和方法，但是应当理解，在其他实施例中，可以使用任何合适的复合材料。

关于在此大体上示出和描述为涡轮区段30的一部分的第一转子或翼型组件100的实施例，本文大体提供的实施例可通过提高燃料效率、操作效率和/或动力输出，同时保持或减少重量，零件数量和/或包装来改善现有的叉指或反向旋转的涡轮区段。在第二转子组件200的多个第二翼型或叶片202之间相互交叉的第一转子组件100的多个外转子翼型或叶片104可减少包装(例如，纵向和/或径向尺寸)，并通过移除每个旋转部件之间的固定翼型的级来减少部件数量。此外，如本文所述的相互交叉可以减小燃气涡轮发动机的流动面积和转速的平方的乘积(这里乘积称为“AN²”)。例如，相对于传统的齿轮传动涡轮风扇构造，这里示出和描述的发动机10大体上可以减小AN²。通常，降低AN²，例如通过减小转速和/或流动面积，增加了所需的平均级工作因子(即，每级旋转翼型上的平均所需载荷)。然而，通过使限定低速涡轮的第一转子组件100在限定高速涡轮的第二转子组件200的一个或多个级中相互交叉，本文所述的系统可降低AN²同时还降低平均级工作因子并保持涡轮区段30的轴向长度(与类似推力输出和包装的发动机相比)。因此，第一转子组件100可以增加翼型的旋转级数量，同时减小平均级工作因子，并因此减小AN²，同时减轻轴向长度的增加以产生类似的AN²值。第一转子组件100可以进一步减小AN²，同时另外减少涡轮区段30中相对于类似动力输出和/或包装的燃气涡轮发动机的涡轮区段旋转和静止的翼型的总量。

此外，本文所述的复合翼型或叶片104允许增加的发动机温度，这可以提高发动机性能。此外，复合叶片104附接到外转子102，使得叶片104处于压缩而不是伸张，并且叶片104包括诸如连续层140，叶片104的压力表面148,150以及销178的压力表面180,182等特征，用于抵抗或最小化翼型的压缩载荷的影响。例如，具有从叶片104的一侧缠绕到另一侧的连续层140的图3和图6的实施例的叶片104比图4的实施例的叶片104对压缩载荷更稳健，尽管本文描述的全部叶片104包括用于最小化外转子102的一个或多个附接点处的压缩载荷的特征。此外，在本文所述的至少一些实施例中，用于附接到外转子102的叶根116的构造使接收叶根116的外转子凹槽152的深度最小化，这有助于减小转子组件100的重量，以及附接应力集中。本领域普通技术人员还可以实现本文描述的主题的其他优点。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。

本发明的各种特征，方面和优点也可以体现在以下条项中描述的各种技术方案中，这些方案可以以任何组合方式组合：

1.一种用于燃气涡轮发动机的转子组件，其特征在于，包括：

旋转结构，所述旋转结构围绕所述燃气涡轮发动机的轴向中心线周向延伸；

翼型，所述翼型具有根部和尖部，所述根部联接到所述旋转结构并具有球根形状，所述翼型由复合材料的多个层形成，

其中，所述多个层的一部分在所述根部处限定第一端表面，并且在所述根部处限定第二端表面，所述第一端表面和所述第二端表面与所述旋转结构接触，

其中，所述第一端表面和所述第二端表面一起限定所述根部的凿形端部。

2.根据条项1所述的转子组件，其特征在于，其中，所述旋转结构限定用于接收所述根部的凹槽，

其中，所述凹槽由第一凹槽表面和第二凹槽表面限定，并且

其中，所述凹槽接收所述根部，使得所述第一端表面接触所述第一凹槽表面，并且所述第二端表面接触所述第二凹槽表面。

3.根据条项1所述的转子组件，其特征在于，其中，所述凹槽接收所述根部，所述翼型与所述旋转结构之间没有空间。

4.根据条项1所述的转子组件，其特征在于，进一步包括：

前保持器，所述前保持器被定位在所述根部的上游；和

后保持器，所述后保持器被定位在所述根部的下游。

5.根据条项1所述的转子组件，其特征在于，其中，所述旋转结构是叉指转子组件的反向旋转的外转子。

6.一种用于燃气涡轮发动机的转子组件，其特征在于，包括：

外转子，所述外转子围绕所述燃气涡轮发动机的轴向中心线周向延伸；和

外转子叶片，所述外转子叶片具有叶根和叶尖，所述叶根联接到所述外转子，所述外转子叶片沿径向方向朝向所述轴向中心线向内延伸，所述外转子叶片由复合材料形成。

7.根据条项6所述的转子组件，其特征在于，其中，所述外转子叶片由所述复合材料的多个层形成，

其中，所述多个层的一部分在所述叶根处限定第一端表面，并且在所述叶根处限定第二端表面，所述第一端表面和所述第二端表面与所述外转子接触，并且

其中，所述第一端表面和所述第二端表面从所述外转子叶片的径向最外边缘延伸。

8.根据条项6所述的转子组件，其特征在于，其中，所述外转子限定用于接收所述叶根的凹槽。

9.根据条项8所述的转子组件，其特征在于，其中，所述外转子叶片由所述复合材料的多个层形成，

其中，所述多个层的一部分在所述叶根处限定第一端表面，并且在所述叶根处限定第二端表面，所述第一端表面和所述第二端表面与所述外转子接触，

其中，所述凹槽由第一凹槽表面和第二凹槽表面限定，并且

其中，所述凹槽接收所述叶根，使得所述第一端表面接触所述第一凹槽表面，并且所述第二端表面接触所述第二凹槽表面。

10.根据条项9所述的转子组件，其特征在于，其中，所述第一端表面平行于所述第一凹槽表面延伸，并且所述第二端表面平行于所述第二凹槽表面延伸。

11.根据条项6所述的转子组件，其特征在于，其中，所述外转子叶片由所述复合材料的多个层形成，

其中，所述多个层包括连续层和机器原料层，

其中，所述连续层围绕所述外转子叶片的柄部分处的填充物包，从所述外转子叶片的压力侧延伸到所述外转子叶片的吸入侧，所述柄部分包括所述叶根，并且

其中，所述机器原料层包括限定所述第一端表面和所述第二端表面的所述多个层的所述一部分。

12.根据条项6所述的转子组件，其特征在于，其中，所述外转子叶片由所述复合材料的多个层形成，

其中，所述多个层包括连续层和端表面层，

其中，所述连续层从所述叶尖延伸到所述叶根，并且

其中，所述端表面层包括限定所述第一端表面和所述第二端表面的所述多个层的所述一部分，所述端表面层连结到所述连续层以限定所述第一端表面和所述第二端表面，所述端表面层的第一部分限定所述第一端表面，并且所述端表面层的第二部分限定所述第二端表面。

13.根据条项12所述的转子组件，其特征在于，其中，所述连续层在所述叶根处限定第一表面和第二表面，

其中，所述端表面层的所述第一部分被定位在所述第一表面上，并且所述端表面层的所述第二部分被定位在所述第二表面上，并且

其中，所述端表面层的所述第一部分平行于所述第一表面延伸，并且所述端表面层的所述第二部分平行于所述第二表面延伸。

14.根据条项12所述的转子组件，其特征在于，其中，所述外转子限定用于接收所述叶根的凹槽，所述凹槽由第一凹槽表面和第二凹槽表面限定，并且

其中，所述端表面层的所述第一部分平行于所述第一凹槽表面延伸，并且所述端表面层的所述第二部分平行于所述第二凹槽表面延伸。

15.根据条项6所述的转子组件，其特征在于，进一步包括：

前保持器，所述前保持器被定位在所述叶根的上游；和

后保持器，所述后保持器被定位在所述叶根的下游。

16.根据条项15所述的转子组件，其特征在于，其中，所述前保持器包括限定唇部的臂，并且所述后保持器包括限定唇部的臂，并且其中，所述外转子叶片的前凸缘被定位在所述前保持器的所述唇部上，并且所述外转子叶片的后凸缘被定位在所述后保持器的所述唇部上。

17.根据条项6所述的转子组件，其特征在于，其中，所述复合材料是陶瓷基质复合材料。

18.一种用于制造叉指转子组件的外转子的叶片的方法，其特征在于，所述方法包括：

搁置用于形成所述叶片的复合材料的多个层；

处理所述多个层以产生所述叶片；

在所述叶片的根部上限定第一端表面；和

在所述根部上限定第二端表面，

其中，所述第一端表面和所述第二端表面一起限定了所述叶片的尖端。

19.根据条项18所述的方法，其特征在于，其中，所述多个层包括连续层和机器原料层，并且

其中，限定所述第一端表面和所述第二端表面包括机械加工所述机器原料层。

20.根据条项18所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在所述根部上限定第一表面，并且在所述根部上限定第二表面；

在所述第一表面上搁置多个端表面层以限定所述第一端表面，并且在所述第二表面上搁置多个端表面层以限定所述第二端表面，

其中，处理所述多个层包括处理用于形成所述叶片的所述多个层和所述多个端表面层。

Claims

翼型，所述翼型具有根部和尖部，所述根部联接到所述旋转结构并具有球根形状，所述翼型由复合材料的多个层形成，所述多个层包括连续层和机器原料层，所述连续层和所述机器原料层均包括沿其长度延伸的纤维，

其中，所述连续层从所述翼型的压力侧，围绕所述翼型的柄部分处的填充物包延伸到所述翼型的吸入侧，所述柄部分包括所述根部，

其中，所述机器原料层布置在所述根部处的所述连续层上，使得所述机器原料层是在所述根部处的所述多个层中的最外层，

其中，所述机器原料层在所述根部处限定第一端表面，并且在所述根部处限定第二端表面，使得所述机器原料层的至少一部分纤维是不连续的，并且所述连续层的纤维从所述压力侧到所述吸入侧是连续的，所述第一端表面和所述第二端表面与所述旋转结构接触，并且

2.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，其中，所述旋转结构限定用于接收所述根部的凹槽，

其中，所述凹槽由第一凹槽表面和第二凹槽表面限定，并且

3.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，其中，所述旋转结构限定用于接收所述根部的凹槽，所述凹槽接收所述根部，所述翼型与所述旋转结构之间没有空间。

4.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，进一步包括：

前保持器，所述前保持器被定位在所述根部的上游；和

后保持器，所述后保持器被定位在所述根部的下游。

5.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，其中，所述旋转结构是叉指转子组件的反向旋转的外转子。

6.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，其中，所述翼型是外转子叶片，所述外转子叶片包括从所述根部径向向内设置的平台，并且其中，所述机器原料层设置在所述根部处使得所述机器原料层径向向内延伸不超过所述平台。

7.一种用于燃气涡轮发动机的转子组件，其特征在于，包括：

旋转结构，所述旋转结构围绕所述燃气涡轮发动机的轴向中心线周向延伸；和

翼型，所述翼型具有根部和尖部，所述根部联接到所述旋转结构并具有球根形状，所述翼型由复合材料的多个层形成，所述多个层包括连续层和端表面层，

其中，所述连续层沿着翼型跨度从所述尖部处的第一端延伸到所述根部处的第二端并且在所述根部处限定第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面中的每一个平行于所述根部的轴向中线延伸，

其中，所述端表面层的第一部分连结到所述第一表面并平行于所述第一表面延伸以在所述根部处限定第一端表面，

其中，所述端表面层的第二部分连结到所述第二表面并平行于所述第二表面延伸以在所述根部处限定第二端表面，

其中，所述第一端表面和所述第二端表面与所述旋转结构接触，并且

8.根据权利要求7所述的转子组件，其特征在于，其中，填充物包插入在所述连续层的组之间以限定所述根部。

9.根据权利要求7所述的转子组件，其特征在于

其中，所述第一端表面和所述第二端表面从所述翼型的径向最外边缘延伸。

10.根据权利要求7所述的转子组件，其特征在于，其中，所述旋转结构限定用于接收所述根部的凹槽。

11.根据权利要求10所述的转子组件，其特征在于，

其中，所述凹槽由第一凹槽表面和第二凹槽表面限定，并且

12.根据权利要求11所述的转子组件，其特征在于，其中，所述第一端表面平行于所述第一凹槽表面延伸，并且所述第二端表面平行于所述第二凹槽表面延伸。

13.根据权利要求7所述的转子组件，其特征在于，进一步包括：

前保持器，所述前保持器被定位在所述根部的上游；和

后保持器，所述后保持器被定位在所述根部的下游。

14.根据权利要求13所述的转子组件，其特征在于，其中，所述前保持器包括限定唇部的臂，并且所述后保持器包括限定唇部的臂，并且其中，所述翼型的前凸缘被定位在所述前保持器的所述唇部上，并且所述翼型的后凸缘被定位在所述后保持器的所述唇部上。

15.根据权利要求7所述的转子组件，其特征在于，其中，所述复合材料是陶瓷基质复合材料，并且

其中，所述旋转结构是叉指转子组件的反向旋转外转子，并且所述翼型是外转子叶片。

16.一种用于制造叉指转子组件的外转子的叶片的方法，其特征在于，所述方法包括：

搁置复合材料的多个层以形成叶片叠层；

部分地处理所述叶片叠层以形成生坯状态叶片叠层；

在所述生坯状态叶片叠层的根部上限定第一端表面；

在所述根部上限定第二端表面；以及

完成加工所述生坯状态叶片叠层以生产所述叶片，

其中，所述第一端表面和所述第二端表面一起限定了所述叶片的尖端，其中，所述多个层包括连续层和机器原料层，

其中，搁置所述多个层包括围绕所述根部的轴向中线缠绕所述连续层和在所述根部处围绕所述连续层缠绕所述机器原料层，

其中，限定所述第一端表面包括机械加工所述机器原料层以限定所述第一端表面，并且

其中，限定所述第二端表面包括机械加工所述机器原料层以限定所述第二端表面。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，其中，缠绕所述连续层包括围绕心轴缠绕所述连续层以形成泪滴形开口，并且进一步包括：

将填充物包插入所述泪滴形开口。