CN111971458A - 风扇轨道衬套 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于燃气涡轮发动机的容纳装置(50)的风扇轨道衬套组件(53)，该组件(53)包括多孔反应冲击结构(60)，其中，反应性冲击结构(60)的孔室包含具有剪切增稠或剪切硬化特性的反应性材料；由此，反应性冲击结构(60)在组装期间是顺应的，以适应风扇轨道衬套组件中的几何不合规。

Description

风扇轨道衬套
技术领域
本发明涉及一种风扇轨道衬套。
背景技术
已知的涡轮风扇发动机包括朝向发动机上游端的风扇，该风扇包括多个叶片。每个风扇叶片都连接到中央风扇盘，并在使用中由相应的发动机的涡轮级驱动旋转。
通常，这种发动机包括围绕风扇周向布置的风扇叶片容纳。在极少数情况下，例如，在异物撞击之后，风扇叶片的一部分或全部从风扇盘上脱落(风扇叶片脱落事件)，则提供风扇叶片容纳以容纳风扇叶片。
已知的容纳装置包括外壳和风扇轨道衬套，该风扇轨道衬套包括蜂窝材料，例如铝蜂窝。在风扇叶片脱落事件期间，风扇叶片材料会撞击蜂窝风扇轨道衬套，蜂窝风扇轨道衬套吸收冲击叶片的能量，因此被压缩和/或压碎。
据认为，与全金属风扇叶片相比，复合风扇(即其中的风扇叶片包含纤维增强材料)的容纳装置可受益于复合风扇叶片较轻的重量，从而可要求容纳装置吸收相对较少的冲击能量，因此其自身也较轻。然而，已知的复合风扇叶片在边缘区域(例如，前缘、后缘或尖端)包括金属制品，其能够以与复合材料不同的方式与容纳装置相互作用。
特别地，容纳装置可能易于在风扇叶片脱落事件中被风扇叶片的金属制品切割，而不是被风扇叶片的金属制品压碎。已经提出了提供一种具有不同抗碎强度的结构的容纳装置，使得风扇叶片材料的冲击载荷可以散布在一区域上以防止切割作用。例如，这样的结构可以包括在多孔材料层之间的隔膜层，或者包括具有不同抗碎强度的多孔材料层。
发明内容
根据本公开的第一方面，提供了一种用于燃气涡轮发动机的容纳装置的风扇轨道衬套组件，该组件包括多孔反应性冲击结构，其中该反应性冲击结构的孔室包含具有剪切增稠或剪切硬化特性的反应性材料；由此，该反应性冲击结构在组装期间是顺应性的，以适应该风扇轨道衬套组件中的几何不合规(non-compliance)。
该反应性材料可包括膨胀剂。膨胀剂是一类在低应变率下粘性地流动并且在较高应变率下由于粘度增加而变硬的材料。
该反应性材料可包括聚合物材料。例如，该反应性材料可以包括膨胀聚合物，例如聚硼二甲基硅氧烷(PBDMS)。PBDMS对应变率响应，因此它在较高应变率下具有高弹性模量，在较低应变率下具有较低的弹性模量，以具有延展性(即顺应性)。膨胀聚合物可以在基质中，例如在泡沫基质中提供。泡沫基质可包括弹性体聚合物。US2005/0037189公开了一种自支撑能量吸收复合材料的实例，该自支撑能量吸收复合材料包括基于聚合物的膨胀剂和通过基质分布的流体(例如气体)。
其他实例的反应性材料可包括在粘性流体中的固体颗粒分散体，例如，如US5,599,290中所述。剪切增稠流体的另一个实例是二氧化硅纳米颗粒在聚乙二醇中的悬浮液。
其他可使用的反应性材料的实例在WO2017/068513中提供，其公开了必须保留在包封结构(例如，孔室)中的反应性材料，以及自支撑反应性材料。
多孔反应性冲击结构可包括含有反应性材料的壳体。该壳体可被构造成在正常操作载荷下抵抗壳体的变形，使得在正常操作条件下(即排除故障事件，例如风扇叶片脱落事件)，该多孔冲击结构不会弯曲并且该反应性材料不会受到剪切应变。
反应性冲击结构可构造为在与故障事件(例如风扇叶片脱落事件)相关的冲击载荷下变形，从而在故障事件中，该反应性材料在剪切作用下的刚度增加。例如，故障事件可包括抛射体撞击风扇轨道衬套组件以变形和/或穿透所述多孔反应性冲击结构。
该组件可绕风扇轨道衬套组件的纵轴呈弓形。换句话说，该组件可相对于风扇轨道衬套组件的纵轴周向延伸。风扇轨道衬套组件的纵轴可对应于燃气涡轮发动机的中心线轴。风扇轨道衬套组件可同时具有弓形(即，圆周)延伸，纵向延伸和径向延伸(即，厚度)。
反应性冲击结构可包括蜂窝材料。该蜂窝材料可限定多孔冲击结构的孔室。例如，该多孔冲击结构可包括膨胀的或波纹状的蜂窝材料，诸如铝蜂窝或诺梅克斯
Figure BDA0002694565930000031
蜂窝。
反应性冲击结构可包括纤维增强复合材料。该多孔冲击结构的至少一些孔室可由纤维增强复合材料限定。
反应性冲击结构可包括波纹状多孔构件，该波纹状多孔构件包括在波纹层和基层之间限定的多个孔室，其中，该些孔室包含反应性材料。该波纹状多孔构件可绕风扇轨道衬套组件的纵轴呈弓形。该波纹状多孔构件和/或该基层可包括纤维增强复合材料。
该反应性冲击结构可包括两个互相啮合的波纹状多孔构件。
该风扇轨道衬套组件可包括第二多孔冲击结构，该第二多孔冲击结构被设置为径向地围绕反应性冲击结构或径向地位于反应性冲击结构内的层。在与正常操作或制造组装负载相关的相对较低的应变率下，该第二冲击结构的径向刚度可以大于反应性冲击结构的径向刚度。在与故障事件相关的相对较高的应变率下，反应性冲击结构可具有比该第二冲击结构更高的径向刚度。该第二冲击结构可以径向地布置在反应性冲击结构的外部。
该风扇轨道衬套组件可进一步包括第三多孔冲击结构，该第三多孔冲击结构被设置为层，使得该反应性冲击结构在径向上位于第二多孔冲击结构和第三多孔冲击结构之间。在与正常操作或制造组装负载相关的相对较低的应变率下，该第三冲击结构的径向刚度可以大于反应性冲击结构的径向刚度。
在与故障事件相关的相对较高的应变率下，反应性冲击结构可以具有比第三冲击结构更高的径向刚度。
根据第二方面，提供了一种制造风扇轨道衬套组件的方法，包括：提供具有剪切增稠或剪切硬化特性的反应性材料的多孔冲击结构，以形成具有包含该反应性材料的孔室的反应性冲击结构；将风扇轨道衬套组件的部件组装在一起，包括该反应性冲击结构；由此，所述反应性冲击结构在组装期间是顺应性的，以适应所述风扇轨道衬套组件中部件的几何不合规。
该反应性冲击结构可包括蜂窝材料。
提供该多孔冲击结构可包括通过以下方式形成波纹状多孔构件：在复合材料的基层上提供脊状模板；在模板上铺设复合材料以提供波纹层。
该脊状模板可包括多个离散的脊状元件。
提供该多孔冲击结构可包括形成互相啮合的波纹状多孔构件。互相啮合的多孔构件中的一个可形成在凹心轴上，而另一个可形成在凸心轴上。
该方法可包括移除该脊状模板，以在该波纹层和该基层之间定义孔室。
该方法可进一步包括在铺设该波纹层之后并且在移除该脊状模板之前，固化至少该波纹层的该复合材料。
该脊状模板可包括反应性材料，例如具有剪切增稠或剪切硬化特性的材料。例如，该反应性材料可以是自支撑反应性材料，例如聚合物基质内的聚合物膨胀剂。
该方法可进一步包括在形成所述孔室之后，用该反应性材料填充该反应性冲击结构的孔室。
将该风扇轨道衬套组件的部件组装在一起包括：提供第二多孔冲击结构作为径向地围绕所述反应性冲击结构的层，或径向地位于所述反应性冲击结构内的层，在与正常操作的或制造组装的负载相关的相对较低的应变率下，所述第二多孔冲击结构的径向刚度大于所述反应性冲击结构的径向刚度。
在与故障事件相关的相对较高的应变率下，该反应性冲击结构的径向刚度大于所述第二冲击结构。
该风扇轨道衬套组装为使得该第二冲击结构被设置在所述反应性冲击结构的径向外侧。
将所述风扇轨道衬套组件的部件组装在一起包括：将第三多孔冲击结构提供为层，使得该反应性冲击结构径向设置在第二多孔冲击结构和第三多孔冲击结构之间。在与正常操作的或制造组装的负载相关的相对较低的应变率下，该第三冲击结构的径向刚度大于该反应性冲击结构的径向刚度。
本发明可包括本文所指的特征和/或限制的任何组合，除了相互排斥的特征的组合。
附图说明
现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明的实施例，其中：
图1示意性地示出了燃气涡轮发动机；
图2示意性地示出了示例性壳体和风扇轨道衬套组件的轴向截面。
图3示意性地示出了图2的壳体和风扇轨道衬套组件的纵向截面。
图4和图5示意性地示出了第二示例性壳体和风扇轨道衬套组件的轴向和纵向截面。
图6和图7示意性地示出了用于复合多孔结构的模具和预成型件。
图8和图9是制造多孔冲击结构的示例方法的流程图。
图10是制造风扇轨道衬套组件的示例方法的流程图。
具体实施方式
参考图1，燃气涡轮发动机总体上以10表示，具有主轴线和旋转轴线11。发动机10包括轴向流动的进气口12、推进风扇13、中压压缩机14、高压压缩机15、燃烧设备16、高压涡轮17、中压涡轮18、低压涡轮19和排气喷嘴20。机舱21通常围绕发动机10并且限定进气口12和排气喷嘴20。
燃气涡轮发动机10以常规方式工作，以使进入进气口12的空气通过风扇13加速以产生两个空气流：进入中压压缩机14的第一空气流和通过旁路管道22以提供推进力的第二空气流。在将空气输送到高压压缩机15进一步压缩之前，中压压缩机14压缩引导到其中的空气流。
从高压压缩机15排出的压缩空气被引导至燃烧设备16中，在燃烧设备16中压缩空气与燃料混合并且混合物燃烧。然后，所得的热燃烧产物膨胀穿过并驱动高压、中压和低压涡轮17、18、19，然后再通过喷嘴20排出以提供附加的推进力。高压涡轮17、中压涡轮18和低压涡轮19分别通过合适的互连轴驱动高压压缩机15、中压压缩机14和风扇13。
本公开可应用的其他燃气涡轮发动机可具有替代构造。举例来说，这种发动机可具有替代数量的互连轴(例如，两个)和/或替代数量的压缩机和/或涡轮。此外，发动机可包括齿轮箱，该齿轮箱设置在从涡轮到压缩机和/或风扇的传动系中。
如图1所示，该风扇被容纳装置50包围。
图2示出了该容纳装置50的半环带部分。在本文中使用术语“半环带”来表示一个部件或部件的一部分绕着一轴线(在这种情况下是主轴11)在圆周上延伸，但是其角度范围小于一个整圈。换句话说，它所指的组件或部分是弓形的。图3以纵向截面(即，在相对于主轴11径向和纵向延伸的平面中)示出了容纳装置的部分。
容纳装置50包括环形壳体52和径向地位于该壳体52内的风扇轨道衬套。在该示例中，容纳装置用于复合风扇叶片。示例性壳体52包括复合材料(例如，CFRP-碳纤维增强聚合物)。
在该示例中，壳体52是完整的环带(在图1中示出了其有限的角度范围)，而风扇轨道衬套包括多个半环形风扇轨道衬套组件或面板。在此示例中，每个风扇轨道衬套组件的角度范围均为45°，因此，在环带周围有八个组件。在其他示例中，风扇轨道衬套组件可构成完整的环带。
风扇轨道衬套组件53包括要被径向容纳在壳体52内的外部多孔冲击结构54、隔膜层56、径向布置在外部结构43内的多孔反应性冲击结构60，以及径向内部耐磨层58。该反应性冲击结构60在本文中可以被称为第一多孔冲击结构，而外部多孔冲击结构54在本文中可以被称为第二多孔冲击结构。
示例性外部多孔结构54包括铝蜂窝材料。例如，蜂窝材料可包括膨胀的孔室，孔室的轴线(即，每个孔室的细长方向)相对于主轴线11以容纳装置的径向定向。
示例性隔膜层56在径向上在外部多孔结构54内，在外部多孔结构与反应性冲击结构60之间。在该示例中，隔膜层56包括玻璃纤维增强聚合物(GFRP)。
多孔反应性冲击结构60在径向上在隔膜层56内。在该示例中，反应性冲击结构60包括复合材料，该复合材料限定了具有多个轴向延伸的孔室的壳体。壳体的孔室包含反应性材料。在该特定示例中，反应性冲击结构60包括复合材料的波纹层，该波纹层夹在复合材料的内圆周层和外圆周层之间，从而在它们之间限定了多个棱柱形的孔室以接收反应性材料。孔室的任一端都用复合材料封闭，这样反应性冲击结构的壳体就具有闭孔构造。在其他示例中，反应性冲击结构可以是不同类型的，例如铝蜂窝或诺梅克斯蜂窝结构。
在该示例中，耐磨层58在径向上位于反应性冲击结构60内，并且配置成部分地限定通过发动机的环流的气体洗涤表面。
在组装的发动机中，风扇设置在容纳装置50内，以使风扇叶片的尖端邻近耐磨层58。在一些示例中，风扇叶片可旋转以相交并磨损耐磨层，以改善叶片与容纳装置之间的间隙。特别地，风扇叶片可以在离心载荷下径向地延伸，使得风扇叶片的尖端可相交并磨损耐磨层58。
应当理解，在正常操作模式下，风扇在容纳装置内旋转，而风扇叶片材料不会冲击风扇轨道衬套。
提供容纳装置是为了安全地适应故障事件，该故障事件导致风扇叶片材料(或其他材料)冲击到风扇轨道衬套中，例如风扇关闭事件。这种故障被认为是异常的。因此，如本文所使用的表述“正常操作模式”旨在表示在不存在故障的情况下相关联的燃气涡轮发动机的运行，该故障将导致材料冲击到风扇轨道衬套中。此类故障通常可能导致发动机停机并停止运行。
因此，容纳装置在正常操作中可以被视为被动组件，并且仅设计为在发生故障时执行特定功能。特别地，它们设计成发生故障时压碎和变形以便吸收冲击，从而导致材料冲击到容纳装置中。
在功能上不要求容纳装置在正常操作期间变形或弯曲。因此，容纳装置的各种结构通常在正常工作负载(即在正常工作条件下承受的负载)下是静态的。这样的结构可以被认为在正常工作负载下是基本上刚性的。
如上所述，反应性冲击结构包含具有剪切增稠或剪切硬化特性的反应性材料。此类材料可响应于应变率(特别是剪切应变率)的增加而粘度增加。剪切增稠流体是非牛顿流体的一种类型，也可以称为膨胀剂。
因此，剪切增稠材料可以在低应变(变形)率下相对自由地流动，但是在高应变率下粘度增加，从而有效地增稠或硬化。
这样的反应性材料可提供为被反应性冲击结构的孔室的壁保存的流体，或者提供为自支撑材料，例如包括膨胀材料的泡沫基质。
剪切增稠流体以前一直被认为可用于个人防护设备，因为它们能够在低应变率下灵活移动，但在撞击时会变硬(例如，由于运动撞击或抛射体)以提供保护。对于这样的用途，可以在泡沫中提供剪切增稠材料并将其结合到衣服中。
应当理解，风扇轨道衬套在正常操作中不会弯曲。
然而，在风扇轨道衬套组件的反应性冲击结构中使用反应性材料使反应性冲击结构在制造和组装(低应变率)期间，以及在故障事件(例如风扇叶片关闭事件)期间具有不同的刚度特性。
特别地，在故障事件中，反应性材料在应变下变硬，以改善通过反应性冲击结构以及进入外部冲击结构54的冲击载荷的局部分布。
在示例性风扇叶片脱落事件中，在风扇叶片材料撞击在风扇轨道衬套上时，在冲击点处的局部应力可能足够高，以引起反应性冲击结构60局部变形或压碎。
各个孔室变形以使反应性材料承受渐增的剪切速率，使得其粘度增加并且变硬。因此，冲击应力分布在整个孔室中，并且分布在反应性冲击结构中的相应局部反应区域上。局部反应区域上的冲击应力可进一步具有使相邻孔室拉紧和变形的作用，其结果是其中所含的反应材料变硬，以进一步分散冲击应力并扩大反应性冲击结构内的局部反应区域。因此，能量可通过各个孔室的变形而被吸收在相邻的孔室中。
在该示例中，反应性冲击结构中的局部反应区域足够大，使得传递到隔膜层56中的局部应力足够低以防止隔膜层56的剪切(即切割)。因此，隔膜层56起到将局部应力进一步分布到隔膜层56的相邻部分中的作用，以进一步扩大局部反应区域。局部应力进一步分布到外部多孔结构54中。
在故障事件中，反应性材料的剪切增稠或剪切硬化效果可以使得反应性冲击结构60的响应方式基本与填充有非反应性填充材料(例如热固性增强树脂)相同。特别地，反应性材料变硬的动态响应可以基本上是瞬时的。
将常规的(或反应性的)填充材料添加到多孔冲击结构中具有在故障事件中增加其抗弯刚度和/或抗压强度的作用。例如，与高密度未填充多孔冲击结构相比，低密度未填充多孔冲击结构可能具有较低的抗弯刚度和/或抗压强度，但是当用常规的填充材料填充时，其抗弯刚度或抗压强度与高密度冲击结构相似。
当使用反应性填充材料时，反应性冲击结构的材料特性在不同的应变率下可能不同。因此，在低应变率下，冲击结构的抗弯刚度和/或抗压强度可基本上对应于未填充的多孔结构的抗弯刚度和/或抗压强度，但是可以在较高的应变率下(例如在故障事件期间)进行改善(即更大的抗弯刚度和/或抗压强度)，以便以常规填充的多孔冲击结构或密度更高的结构进行响应。
这对于风扇轨道衬套组件的组装或制造可能是有利的。特别地，可以提供反应性冲击结构，该反应性冲击结构在被操纵、放置以组装并形成以提供风扇轨道衬套组件时相对顺应(所有这些都可能涉及低应变率)，但是在故障事件中(即在较高的应变率下)使用时具有较高的抗弯刚度和/或抗压强度。
在风扇轨道衬套组件的情况下，在制造和/或组装期间的顺应性(例如，相对较低的抗弯刚度)可能特别有利，因为风扇轨道衬套组件的部件通常在组装负载下基本上是刚性的，因此很难组装在一起。特别地，基本为刚性的风扇轨道衬套组件的组装可能需要非常狭窄的几何合规性公差，这可能给制造精度或其他制造后加工带来负担。如果使用较宽的制造公差，使得相邻部件之间存在几何不合规，则有助于组装基本为刚性的部件的一种选择是在其间引入相对柔性或合适的层。但是，在发生故障事件时，此类层可能会降低风扇轨道衬套的性能和材料特性。
因此，通过在风扇轨道衬套组件中提供多孔反应性冲击结构，反应性冲击结构在组装和制造期间(例如通过弯曲或变形)可能是顺应性的，以适应几何不合规、制造公差或其他组件在组装中的瑕疵布置，例如基本为刚性的径向外部多孔冲击结构54。
本文中提到的在组装负载下基本上是刚性的部件可以解释为表示在与正常操作或制造和组装负载相关的低应变率下，该部件的抗弯刚度或径向刚度大于反应性冲击结构(或反应性冲击结构下面的未填充多孔结构)。
在一些示例中，反应性冲击结构可以在高应变率下具有径向刚度，该径向刚度等于或大于这种基本刚性的部件(例如，外部多孔冲击结构54)。
在图3-4的示例中，风扇轨道衬套包括不包含反应性材料的隔膜56和外部多孔结构54。在其他示例中，可能不存在隔膜和外部多孔结构，并且包含反应性材料的多孔结构可以直接安装在外壳(例如外壳52)上。
图4和图5示出了另一示例性容纳装置90，其与以上关于图3和图4描述的容纳装置50的不同之处在于：在风扇风道衬套92中的第三多孔冲击结构94被设置为层，使得反应性冲击结构在径向上位于第二蜂窝状冲击结构54和第三蜂窝冲击结构94之间。
图6和图7示出了用于多孔冲击结构(例如，以上关于图2至图5所描述的反应性冲击结构60)的预成型件和模具。
图6示出了用于铺设反应性冲击结构的内部多孔构件的凸形铺设工具70，而图7示出了用于铺设反应性冲击结构的外部多孔构件的凹形铺设工具74。
现在将参考图6的凸形工具70和图8的流程图描述制造反应性冲击结构的第一示例方法100。括号中的附图标记表示流程图中显示的步骤。
将复合材料施加到凸形工具70上，以形成多孔结构的内部基层62(102)。例如，可以通过手动、自动胶带铺设(ATL)或自动纤维铺设(AFP)施加复合材料。
将模板72放置在内部基层62上(104)。在该示例中，模板包括多个离散的棱柱形铝模板72。特别地，它们各自沿着平行于主轴的方向伸长并且具有三角形的横截面。在其他示例中，模板可以沿着不同的方向(诸如螺旋方向)延伸。
将复合材料施加在模板72上以形成波纹层64(106)。在该示例中，在模板之间存在空间，使得波纹层64与模板之间的基层62接合。波纹层64也放置在基层62的两个角端处。施加复合材料以在模板的一端限定一个围壁(enclosure)。
基层62和波纹层64的复合材料被固化(108)。在该示例中，在波纹层64和工具70上施加膜，并且通过膜上的端口向其间的空间施加真空，从而将固结力施加于复合材料。复合材料例如通过工具传导，或将工具和复合材料放入高压釜中而加热。
固化后，将模板从多孔结构中撤出，露出棱柱形的腔或孔室(110)。然后，向每个孔室注入反应性材料(112)。在此示例中，反应性材料是适合注射的剪切增稠流体，例如二氧化硅纳米颗粒在聚乙二醇中的悬浮液，但是可以使用任何合适的流体。
如上所述，采用相同的方法形成多孔结构的相对的凹形多孔构件，该凹形多孔构件包括施加在凹形模具74上的基层66和施加在模板76上的波纹层。
相对的凸形和凹形多孔构件互相啮合并连接在一起以形成包含反应性材料的多孔冲击结构。在该示例中，设置在每个多孔构件中的模板的一端处的围壁被设置在相对的端部处并且被构造成覆盖相对构件的孔室。因此，两个多孔构件组装在一起导致相对的围壁在两端封闭孔室。在该示例中，在组装在一起之前，将凸形和凹形的多孔构件至少部分地单独地固化。然而，在其他示例中，一个构件可以铺设在另一构件上，并且两个构件作为一个整体被固化在一起。
然后可以将多孔反应性冲击结构与风扇轨道衬套组件的其他层或部件或面板组装在一起，并且将多个风扇轨道衬套面板组装到燃气涡轮发动机的壳体上以提供容纳装置。如上所述，反应性冲击结构在组装期间(即在组装期间与部件的操纵和放置相关的低应变率时)是顺应性的，以适应风扇轨道衬套组件中的几何不合规。反应性冲击结构的顺应性还可以适应风扇轨道衬套组件的部件的不同的热膨胀，例如在制造/组装期间或在操作过程中。
图9示出了制造反应性冲击结构的第二示例性方法120，现在将参照图6的凸形工具70对其进行描述。括号中的附图标记表示流程图中所示的步骤。
第二示例方法120与第一示例方法100的不同之处仅在于，脊状模板包括反应性材料，从而省略了第一示例方法100中去除脊状模板并随后注入反应性材料的步骤。
因此，该方法包括以下步骤：铺设基层62(122)、放置反应性材料的脊状模板(124)、铺设波纹层64(126)以及固化复合材料(128)。
在该示例中，反应性材料是自支撑材料，例如设置有反应性聚合物的聚合物泡沫。例如，反应性材料可包括设置在自支撑聚合物基质泡沫中的聚硼二甲基硅氧烷(PBDMS)。
尽管已经描述了具有一个孔室的径向厚度的多孔反应冲击结构的示例，但是应当理解，在其他示例中，多孔反应冲击结构可以具有多个径向层。
图10示出了组装风扇轨道衬套组件的方法140的流程图。在步骤142中，提供反应性冲击结构。例如，可根据上述第一或第二示例方法100、120或通过任何其他合适的制造方法来制造反应性冲击结构。例如，反应性冲击结构可包括注入反应性材料的蜂窝结构。
在步骤144中，风扇轨道衬套组件的部件被组装在一起。例如并参考图2的容纳装置50，可提供高密度碳纤维增强聚合物蜂窝的径向外部的多孔冲击结构54，玻璃纤维增强聚合物的隔膜层56可径向地设置在外部多孔冲击结构54内，反应性冲击结构60可径向地设置在隔膜层56内，而耐磨层58可径向地设置在反应性冲击结构内。
在组装过程中，反应性冲击结构被操纵并置于低负载下，因此承受的应变率较低或可忽略不计。因此，反应性材料是顺应性的，并且反应性冲击结构的抗弯刚度和/或径向劲度基本上对应于下面的多孔冲击结构的抗弯刚度和/或径向劲度(即，未填充的)。因此，反应性冲击结构适于适应风扇轨道衬套组件中的几何不合规。例如，如果外部多孔冲击结构54在与隔膜56的交界处稍微未对准或具有不合格的轮廓，则反应冲击结构可在组装负载下以低应变率变形以适应这种几何不合规。
几何不合规可能不是单个部件性能的重要因素，但可能导致严重的制造和组装问题。举例来说，在典型的容纳装置中，外壳是基本上刚性的，并且风扇轨道衬套的内表面(例如耐磨层的内表面)必须基本上是圆周的并且同轴，以与风扇叶片的尖端配合。因此，风扇轨道衬套组件中的任何部件中的几何不合规可能导致风扇轨道衬套的内表面的轮廓偏移，或者可能导致风扇轨道衬套内的空隙或应力集中。
通过提供如本文所公开的作用性冲击结构，可以通过在与组装相关联的低应变率下以反应性冲击结构的变形来适应这种几何不合规，同时仍然允许反应性冲击结构具有用于故障事件(例如风扇叶片脱落事件)的坚硬材料特性。
因此，提供反应性冲击结构可允许减小制造公差和/或减少不合格部件的报废。
将理解的是，本发明不限于上述实施例，并且在不脱离本文描述的概念的情况下可以进行各种修改和改进。除相互排斥的地方外，任何特征均可单独使用或与任何其他特征组合使用，并且本公开扩展至并包括本文描述的一个或多个特征的所有组合和子组合。

Claims (25)

1.一种用于燃气涡轮发动机的容纳装置的风扇轨道衬套组件，所述组件包括多孔反应性冲击结构，其中所述反应性冲击结构的孔室包含具有剪切增稠或剪切硬化特性的反应性材料；
由此，所述反应性冲击结构在组装期间是顺应性的，以适应所述风扇轨道衬套组件中的几何不合规。
2.如权利要求1所述的风扇轨道衬套组件，其中，所述反应性冲击结构被配置为在与故障事件相关的冲击载荷下发生变形，以使在故障事件中，所述反应性材料在剪切作用下的刚度增加。
3.如前述权利要求中任一项所述的风扇轨道衬套组件，其中所述组件关于所述风扇轨道衬套组件的纵轴呈弓形。
4.如前述权利要求中任一项所述的风扇轨道衬套组件，其中所述反应性冲击结构包括蜂窝材料。
5.如前述权利要求中任一项所述的风扇轨道衬套组件，其中所述反应性冲击结构包括纤维增强复合材料。
6.如权利要求5所述的风扇轨道衬套组件，其中所述反应性冲击结构包括波纹状多孔构件，所述波纹状多孔构件包括在波纹层和基层之间限定的多个孔室，其中，所述孔室包含所述反应性材料。
7.如权利要求6所述的风扇轨道衬套组件，其中所述反应性冲击结构包括两个互相啮合的波纹状多孔构件。
8.如前述权利要求中任一项所述的风扇轨道衬套组件，包括第二多孔冲击结构，所述第二多孔冲击结构被设置为径向地围绕所述反应性冲击结构的层，或径向地位于所述反应性冲击结构内的层，在与正常操作的或制造组装的负载相关的相对较低的应变率下，所述第二多孔冲击结构的径向刚度大于所述反应性冲击结构的径向刚度。
9.如权利要求8所述的风扇轨道衬套组件，其中，在与故障事件相关的相对较高的应变率下，所述反应性冲击结构的径向刚度大于所述第二冲击结构。
10.如权利要求8或9所述的风扇轨道衬套组件，其中所述第二冲击结构设置在所述反应性冲击结构的径向外侧。
11.如权利要求8-10所述的风扇轨道衬套组件，进一步包括第三多孔冲击结构，所述第三多孔冲击结构被设置为层，使得所述反应性冲击结构在径向上设置于所述第二和第三多孔冲击结构之间；以及
其中在与正常操作的或制造组装的负载相关的相对较低的应变率下，所述第三冲击结构的径向刚度大于所述反应性冲击结构的径向刚度。
12.一种制造风扇轨道衬套组件的方法，包括：
提供具有剪切增稠或剪切硬化特性的反应性材料的多孔冲击结构，以形成具有包含所述反应性材料的孔室的反应性冲击结构；
将风扇轨道衬套组件的部件组装在一起，包括所述反应性冲击结构；
由此，所述反应性冲击结构在组装期间是顺应性的，以适应所述风扇轨道衬套组件中部件的几何不合规。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述反应性冲击结构包括蜂窝材料。
14.如权利要求12所述的方法，其中提供所述多孔冲击结构包括通过以下方式形成波纹状多孔构件：
在复合材料的基层上提供脊状模板；
在模板上铺设复合材料以提供波纹层。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述脊状模板包括多个离散的脊状元件。
16.如权利要求14或15所述的方法，其中，提供所述多孔冲击结构包括形成互相啮合的波纹状多孔构件。
17.如权利要求16所述的方法，其中，互相啮合的多孔构件中的一个形成在凹心轴上，而另一个形成在凸心轴上。
18.如权利要求14-17中任一项所述的方法，进一步包括移除所述脊状模板，以在所述波纹层和所述基层之间定义孔室。
19.如权利要求18所述的方法，进一步包括在铺设所述波纹层之后并且在移除所述脊状模板之前，固化至少所述波纹层的所述复合材料。
20.如权利要求14-17中任一项所述的方法，其中所述脊状模板包括具有剪切增稠或剪切硬化特性的反应性材料。
21.如权利要求12-19中任一项所述的方法，进一步包括在形成所述孔室之后，用反应性材料填充所述反应性冲击结构的孔室。
22.如权利要求12-21中任一项所述的方法，其中将所述风扇轨道衬套组件的部件组装在一起包括：
提供第二多孔冲击结构作为径向地围绕所述反应性冲击结构的层，或径向地位于所述反应性冲击结构内的层，在与正常操作的或制造组装的负载相关的相对较低的应变率下，所述第二多孔冲击结构的径向刚度大于所述反应性冲击结构的径向刚度。
23.如权利要求22所述的方法，其中，在与故障事件相关的相对较高的应变率下，所述反应性冲击结构的径向刚度大于所述第二冲击结构。
24.如权利要求22或23所述的方法，其中，所述风扇轨道衬套组装为使得所述第二冲击结构被设置在所述反应性冲击结构的径向外侧。
25.如权利要求22-24中任一项所述的方法，其中将所述风扇轨道衬套组件的部件组装在一起包括：
将第三多孔冲击结构提供为层，使得所述反应性冲击结构径向设置在第二多孔冲击结构和第三多孔冲击结构之间；以及
其中在与正常操作的或制造组装的负载相关的相对较低的应变率下，所述第三冲击结构的径向刚度大于所述反应性冲击结构的径向刚度。
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