CN114961873A - 可恢复变形的叶片及包含其的涡扇发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可恢复变形的叶片及包含其的涡扇发动机。叶片包括叶片本体，叶片还包括增强部件，增强部件设于叶片本体的前缘，且增强部件为可恢复变形的结构。增强部件能够起对叶片本体到增强作用，可以提高抗鸟撞等外物冲击能力。将增强部件设置为可恢复变形的结构，当受到外物冲击而发生相应的变形后，增强部件还能够恢复变形而恢复到原来的形状，也有利于提高叶片的抗冲击性能。

Description

可恢复变形的叶片及包含其的涡扇发动机
技术领域
本发明涉及涡扇发动机领域，特别涉及一种可恢复变形的叶片及包含其的涡扇发动机。
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。
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，包括风扇叶片中所采用。
在现有技术中，在对风扇叶片进行增强时，通常采用以下方式：(1)如US3762835A中披露的在叶片前缘的表层编入金属丝；(2)如CN110344887A中披露的在叶片前缘的腔内设置高强度金属材料；(3)如CN107035413A中披露的将多孔结构附加在叶片前缘的外表面。但是，这些增强或抗冲击方式的效果均较为有限，且均不便于恢复变形。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中叶片的增强结构不便于恢复变形的缺陷，提供一种可恢复变形的叶片及包含其的涡扇发动机。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种可恢复变形的叶片，所述叶片包括叶片本体，所述叶片还包括增强部件，所述增强部件设于所述叶片本体的前缘，且所述增强部件为可恢复变形的结构。
在本方案中，增强部件能够起对叶片本体到增强作用，可以提高抗鸟撞等外物冲击能力。将增强部件设置为可恢复变形的结构，当受到外物冲击而发生相应的变形后，增强部件还能够恢复变形而恢复到原来的形状，也有利于提高叶片的抗冲击性能。
优选地，所述增强部件设置在所述前缘的外表面或所述前缘的内腔内。
在本方案中，根据设计需求，增强部件既可设置在前缘的外部，也可设置在前缘的内腔内，设置比较灵活，能够适应不同的设计需求。
优选地，所述增强部件包括点阵结构。
在本方案中，点阵结构具有超弹性，其在冲击载荷的作用下一般会发生动态失稳，结构内部发生大的变形，进而吸收大部分冲击能量，具有较优的抗冲击或减振效果。
优选地，所述点阵结构填充在所述内腔内，且所述点阵结构的外边缘邻接所述内腔的内壁面。
在本方案中，点阵结构设置在空腔内，一方面，能够对点阵结构起到一定的保护作用，也减少叶片占用的空间；另一方面，更容易保持点阵结构，且点阵结构与前缘的接触面积更大，更有利于提高增强效果。
优选地，至少所述内腔的一端设置有所述点阵结构。
在本方案中，根据实际设置需求，可以在内腔的一端、内腔的两端，甚至是整个内腔的延伸范围内均设置有点阵结构。
优选地，所述点阵结构由金属材质或非金属材质制成。
优选地，所述点阵结构通过3D打印成型。
优选地，所述叶片本体由轻质合金制成；
和/或，所述叶片本体和所述增强部件为一体结构。
在本方案中，叶片本体采用轻质合金，使叶片具有较轻的重量，相比其它材料，如碳纤维复合材料，使得叶片具备较大的减重设计空间。另外，将叶片本体和增强部件设置为一体结构，有利于提高叶片的整体可靠性，也有利于提高叶片的成型效率。
本发明还提供一种涡扇发动机，其包括上述可恢复变形的叶片。
由于叶片的增强部件既能够起到增强作用，又能够在受到冲击后恢复变形，因此，包括上述叶片的涡扇发动机也有利于在受到外部冲击后恢复变形。
优选地，所述叶片为风扇叶片，和/或，低压压气机的转子叶片，和/或，高压压气机的静子叶片，和/或，出口导叶。
在本方案中，涡扇发动机中的各叶片中的至少一个设置为上述可恢复变形的叶片，有利于提高涡扇发动机的整体抗冲击能力。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
在该叶片中，增强部件能够起对叶片本体到增强作用，可以提高抗鸟撞等外物冲击能力。将增强部件设置为可恢复变形的结构，当受到外物冲击而发生相应的变形后，增强部件还能够恢复变形而恢复到原来的形状，也有利于提高叶片的抗冲击性能。
附图说明
图1为本发明一优选实施例的可恢复变形的叶片的结构示意图。
图2为本发明一优选实施例的可恢复变形的叶片的部分结构示意图。
图3为本发明一优选实施例的涡扇发动机的部分结构示意图。
附图标记说明：
100可恢复变形的叶片
10叶片本体
101前缘
102内腔
20点阵结构
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。
如图1-3所示，本实施例揭示一种可恢复变形的叶片100，叶片包括叶片本体10，叶片还包括增强部件，增强部件设于叶片本体10的前缘101，且增强部件为可恢复变形的结构。
在本实施方式中，增强部件能够起对叶片本体10到增强作用，可以提高抗鸟撞等外物冲击能力。将增强部件设置为可恢复变形的结构，当受到外物冲击而发生相应的变形后，增强部件还能够恢复变形而恢复到原来的形状，也有利于提高叶片的抗冲击性能。
在优选的实施方式中，如图2所示，增强部件设置在前缘101的内腔102内。
需要说明的是，在另一可替代的实施方式中，增强部件也可以设置在前缘101的外表面。
也就是说，根据设计需求，增强部件既可设置在前缘101的外部，也可设置在前缘101的内腔102内，设置比较灵活，能够适应不同的设计需求。
在另一优选的实施方式中，增强部件包括点阵结构20。其中，点阵结构20具有超弹性，其在冲击载荷的作用下一般会发生动态失稳，结构内部发生大的变形，进而吸收大部分冲击能量，具有较优的抗冲击或减振效果。
需要说明的是，在其他可替代的实施方式中，增强部件也可以设置为包括多孔结构或者晶格结构等。
在另一优选的实施方式中，如图2所示，点阵结构20填充在内腔102内，且点阵结构20的外边缘邻接内腔102的内壁面。
其中，点阵结构20设置在空腔内，一方面，能够对点阵结构20起到一定的保护作用，也减少叶片占用的空间；另一方面，更容易保持点阵结构20，且点阵结构20与前缘101的接触面积更大，更有利于提高增强效果。
如图2所示，点阵结构20填充在内腔102的一端。在其他可替代的实施方式中，可以设置为：至少内腔102的一端设置有点阵结构20。也就是说，根据实际设置需求，可以在内腔102的一端、内腔102的两端，内腔102的中部、甚至是整个内腔102的延伸范围内均设置有点阵结构20。
关于点阵结构20的材质，需要作以下说明：点阵结构20可以由金属材质制成，如镍金属点阵结构20，也可由非金属材质制成。
关于点阵结构20的成型方式，需要作以下说明：(1)在优选的实施方式中，点阵结构20通过3D打印成型。其中，3D打印可以为光固化成型(SLA)工艺、选择性激光烧结(SLS)工艺、选择性激光熔化(SLM)工艺或熔融沉积成型；(2)除了3D打印外，也可以采用熔模铸造法、冲压折叠钎焊法、嵌锁组装法或三维编织法成型。
在另一优选的实施方式中，叶片本体10由轻质合金制成。叶片本体10和增强部件可以设置为一体结构。也可以设置为两个独立的结构。
其中，叶片本体10采用轻质合金，使叶片具有较轻的重量，相比其它材料，如碳纤维复合材料，使得叶片具备较大的减重设计空间。另外，将叶片本体10和增强部件设置为一体结构，有利于提高叶片的整体可靠性，也有利于提高叶片的成型效率。
如图3所示，本实施例还提供一种涡扇发动机，其包括上述可恢复变形的叶片100。其中，由于叶片的增强部件既能够起到增强作用，又能够在受到冲击后恢复变形，因此，包括上述叶片的涡扇发动机也有利于在受到外部冲击后恢复变形。
在优选的实施方式中，叶片可以设置为风扇叶片，和/或，低压压气机的转子叶片，和/或，高压压气机的静子叶片，和/或，出口导叶。也就是说，可以将涡扇发动机中的各叶片中的至少一个设置为上述可恢复变形的叶片100，有利于提高涡扇发动机的整体抗冲击能力。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可恢复变形的叶片，所述叶片包括叶片本体，其特征在于，所述叶片还包括增强部件，所述增强部件设于所述叶片本体的前缘，且所述增强部件为可恢复变形的结构。
2.如权利要求1所述的可恢复变形的叶片，其特征在于，所述增强部件设置在所述前缘的外表面或所述前缘的内腔内。
3.如权利要求2所述的可恢复变形的叶片，其特征在于，所述增强部件包括点阵结构。
4.如权利要求3所述的可恢复变形的叶片，其特征在于，所述点阵结构填充在所述内腔内，且所述点阵结构的外边缘邻接所述内腔的内壁面。
5.如权利要求4所述的可恢复变形的叶片，其特征在于，至少所述内腔的一端设置有所述点阵结构。
6.如权利要求3所述的可恢复变形的叶片，其特征在于，所述点阵结构由金属材质或非金属材质制成。
7.如权利要求3所述的可恢复变形的叶片，其特征在于，所述点阵结构通过3D打印成型。
8.如权利要求1-7中任意一项所述的可恢复变形的叶片，其特征在于，所述叶片本体由轻质合金制成；
和/或，所述叶片本体和所述增强部件为一体结构。
9.一种涡扇发动机，其特征在于，其包括如权利要求1-8中任意一项所述的可恢复变形的叶片。
10.如权利要求9所述的涡扇发动机，其特征在于，所述叶片为风扇叶片，和/或，低压压气机的转子叶片，和/或，高压压气机的静子叶片，和/或，出口导叶。
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