CN114439614A - 航空发动机的风扇叶片和航空发动机 - Google Patents

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柴象海
刘传欣
史同承
阎军
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Abstract

本发明涉及一种航空发动机的风扇叶片和航空发动机，航空发动机的风扇叶片包括叶片本体(14)以及设置在所述叶片本体(14)的外部的抗冲击强化层(15)。应用本发明的技术方案，叶片本体(14)外部设置有抗冲击强化层(15)，改善了相关技术中存在抗冲击性能不足的问题。

Description

航空发动机的风扇叶片和航空发动机
技术领域
本发明涉及航空设备领域，具体而言，涉及一种航空发动机的风扇叶片和航空发动机。
背景技术
大涵道比风扇叶片是大型客机发动机的关键部件。传统的实心风扇叶片重量大，离心力大，颤振和振动问题突出，已无法满足大客发动机的设计和低油耗的要求，钛合金宽弦空心风扇叶片和碳纤维复合材料风扇叶片是目前国际大涵道比涡扇发动机的典型结构。
轻质合金是超强轻质结构金属，具有非常高的比强度和比模量，或者硬质比，如铝合金，逐步在航空发动机零部件，航空发动机零部件包括风扇叶片。
但是采用了轻质合金的风扇叶片仍然具有一些的缺点：
1.轻质合金，如铝合金等，具有非常高的比强度和比模量，或者硬质比，但应用于风扇叶片，需要解决抗鸟撞等外物冲击能力不足的问题；
2.即使采用轻质合金，风扇叶片仍需要通过结构设计进一步减轻重量，比如空心结构；
3.表面高强合金保护层、减重和抗鸟撞设计都将增加风扇叶片的结构复杂性，需要新的加工实现方法。
发明内容
本发明旨在提供一种航空发动机的风扇叶片和航空发动机，以改善相关技术中存在抗冲击性能不足的问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种航空发动机的风扇叶片，风扇叶片包括：
叶片本体；以及
抗冲击强化层，设置在叶片本体的外部。
在一些实施例中，风扇叶片包括：
叶身；
叶片前缘，设在叶身的前端；以及
叶片后缘，设在叶身的后端，
其中，叶片前缘处的抗冲击强化层的强度大于叶身处的抗冲击强化层。
在一些实施例中，叶片前缘处的抗冲击强化层的后度大于叶身处的抗冲击强化层。
在一些实施例中，叶片本体的材质为轻质合金。
在一些实施例中，轻质合金包括铝合金。
在一些实施例中，抗冲击强化层的材质为高强合金。
在一些实施例中，高强合金包括钛合金和钢中的一种。
在一些实施例中，叶片本体内设置有空腔。
在一些实施例中，风扇叶片还包括设在空腔内设置结构加强件，结构加强件的沿风扇叶片厚度方向的两端均与叶片本体连接。
在一些实施例中，结构加强件为多个，多个结构加强件沿风扇叶片的宽度方向编排布置。
根据本发明的另一方面，还提供了一种航空发动机，该航空发动机包括上述的航空发动机的风扇叶片。
应用本发明的技术方案，风扇叶片包括叶片本体以及设置在叶片本体的外部的抗冲击强化层，改善了相关技术中存在抗冲击性能不足的问题。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明的实施例的航空发动机结构示意图；
图2示出了本发明的实施例的航空发动机的风扇叶片的结构示意图；
图3示出了图2中A-A处的截面结构示意图；
图4示出了图3的局部放大图；
图5示出了本发明的实施例的航空发动机的另一种风扇叶片的结构示意图；以及
图6示出了本发明的实施例的航空发动机的另一种风扇叶片的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本实施例的航空发动机的结构示意图，如图1所示航空发动机包括短舱5和设在短舱5内并位于短舱5的邻近进气口的一端的风扇叶片1。多个风扇叶片1沿转动轴线7的周向布置。
航空发动机还包括沿气流的方向6位于压气机，压气机包括压气机转子叶片2和压气机静子叶片3。上述的压气机为低压压气机。航空发动机还包括位于短舱5的出口端的出口导叶4。
图2示出了本实施例的航空发动机的风扇叶片的结构示意图，图3示出了图2中A-A处的截面结构示意图。
结合图2和3所示，航空发动机的风扇叶片包括叶片本体14和设在在叶片本体14的外部的抗冲击强化层15。本实施例中，风扇叶片包括设在叶片本体的外部的抗冲击强化层15，因此改善了相关技术中存在的风扇抗冲击性能不足的问题。
风扇叶片包括叶身11、设在叶身11的前端的叶片前缘12以及设在叶身11的后端的叶片后缘13。本实施例中，叶身11的前端是指叶身的迎风侧，叶身11的后端是指叶身11的背风侧。
其中，叶片前缘12处的抗冲击强化层15的强度大于叶身11处的抗冲击强化层15。通过增强风扇叶片1的前缘的抗冲击强化层15提高航空发动机的抗鸟撞等外物冲击的性能。
如图4所示，叶片前缘12处的抗冲击强化层15的后度大于叶身11处的抗冲击强化层15。通过增强风扇叶片1的前缘的抗冲击强化层15提高航空发动机的抗鸟撞等外物冲击的性能。
叶片本体14的材质为轻质合金。轻质合金包括铝合金。叶片本体14的加工工艺包含但不限于激光选区熔化、挤压成型、铸造、机械加工。
抗冲击强化层15的材质为高强合金。高强合金包括钛合金和钢中的一种。风扇叶片外层包裹高强合金部分加工工艺包含但不限于激光熔覆、电化学沉积、热喷涂、气相沉积。
如图5所示，在一些实施例中，叶片本体14内设置有空腔16，以进一步地实现叶片的轻量化。
如图6所示，在一些实施例中，风扇叶片还包括设在空腔16内设置结构加强件17，结构加强件17的沿风扇叶片厚度方向的两端均与叶片本体14连接。结构加强件17包含但不限于瓦伦结构、H形支承结构、栅格填充结构
结构加强件17为多个，多个结构加强件17沿风扇叶片的宽度方向编排布置。
根据本发明的另一方面，还提供了一种航空发动机，航空发动机包括上述的航空发动机的风扇叶片。
以上仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种航空发动机的风扇叶片，其特征在于，包括：
叶片本体(14)；以及
抗冲击强化层(15)，设置在所述叶片本体(14)的外部。
2.根据权利要求1所述的风扇叶片，其特征在于，包括：
叶身(11)；
叶片前缘(12)，设在所述叶身(11)的前端；以及
叶片后缘(13)，设在所述叶身(11)的后端，
其中，所述叶片前缘(12)处的所述抗冲击强化层(15)的强度大于所述叶身(11)处的所述抗冲击强化层(15)。
3.根据权利要求2所述的风扇叶片，其特征在于，所述叶片前缘(12)处的所述抗冲击强化层(15)的厚度大于所述叶身(11)处的所述抗冲击强化层(15)。
4.根据权利要求1所述的风扇叶片，其特征在于，所述叶片本体(14)的材质为轻质合金。
5.根据权利要求4所述的风扇叶片，其特征在于，所述轻质合金包括铝合金。
6.根据权利要求1所述的风扇叶片，其特征在于，所述抗冲击强化层(15)的材质为高强合金。
7.根据权利要求6所述的风扇叶片，其特征在于，所述高强合金包括钛合金和钢中的一种。
8.根据权利要求1所述的风扇叶片，其特征在于，所述叶片本体(14)内设置有空腔(16)。
9.根据权利要求8所述的风扇叶片，其特征在于，还包括设在所述空腔(16)内的结构加强件(17)，所述结构加强件(17)的沿风扇叶片厚度方向的两端均与所述叶片本体(14)连接。
10.根据权利要求9所述的风扇叶片，其特征在于，所述结构加强件(17)为多个，多个所述结构加强件(17)沿风扇叶片的宽度方向并排布置。
11.一种航空发动机，其特征在于，包括权利要求1至10中任一项所述的航空发动机的风扇叶片。
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