CN118163937A - 用于涡轮风扇发动机的转子 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于涡轮风扇发动机(100)的转子(10)，包括：多个转子叶片(20)，每个转子叶片具有叶片主体(22)，叶片主体具有根段(24)和尖段(26)，根段(22)连接到驱动轴(22)来接收主驱动载荷以提供主载荷段，尖段(26)位于叶片主体的对端并且被周向布置来形成转子；旋转对称的载荷承载元件(30)，在位于根段和尖段之间的载荷承载段(28)中与多个叶片主体传力接触，以提供用于叶片主体的反作用载荷(RL)的至少一部分的辅载荷路径(SLP)，其中，转子叶片的叶片主体由包括聚合物基质和嵌入在聚合物基质中的连续增强纤维的复合材料制成，其中，载荷承载元件(30)由包括聚合物基质和嵌入在聚合物基质中的短切增强纤维的复合材料制成。
Description
技术领域
本发明涉及用于涡轮风扇发动机(ducted fan engine，有时也称为涵道风扇发动机)的转子及形成用于涡轮风扇发动机的转子的方法。
背景技术
已知转子被用在平面风扇发动机中。这些转子通常由提供耐久性和机械稳定性的金属材料制成。还已知搜索更轻的材料来减轻这种转子的重量从而减轻相应装配的平面的总体重量。这种轻量型材料的一种可能性是包括聚合物基质材料和增强纤维的所谓复合材料。通常只有一种类型的聚合物基质和纤维组合被用在飞机中。特别地，作为聚合物基质的基质中嵌入有连续或所谓无端纤维的增强纤维。这种连续纤维的使用允许在制造过程期间在聚合物基质中具体定向这种纤维。这导致一种构造，其中，在每个转子叶片的聚合体中，这些连续纤维的方向和定向是公知的。由于提供用于施加到这种转子叶片的载荷的载荷路径的机械稳定性和可能性与增强纤维的定向强相关，所以关于这种定向的知识对于计算稳定性并相应地构造转子叶片是很重要的。因此，在提供轻量型转子叶片的常见努力中，只可能在聚合物基质中使用这种连续纤维作为增强纤维来生产这样的转子叶片。
当前情况的一个问题在于，在聚合物基质中应用无端或连续纤维对于简单形状的转子叶片相对简单，但是对于更复杂的结构，特别是在这些叶片附接到轴的根段，无端纤维代表挑战或者制造方法的复杂性显著增加。因此，根据目前的知识，这些复合材料转子叶片与由(例如)钢铁制成的常规轴毂结合使用，以提供到驱动轴的连接并支持这些转子叶片承载驱动载荷。
当前方案的另一个缺点在于，转子叶片不仅需要提供用于承载驱动载荷的稳定性，而且需要耐受旋转时的离心载荷和空气载荷导致的反作用载荷以及来自小鸟、石头等的机械冲击。为了提供这种附加或辅助的机械稳定性，以增大的尺寸，尤其是增大的重量来构造转子叶片。
发明内容
本发明的目的在于至少部分解决上述问题。特别地，本发明的目的在于提供一种简单且成本高效的方式来在保持复合材料转子的高机械稳定性的同时减轻重量。
上述目的通过根据独立权利要求1的特征的转子和根据独立权利要求13的方法来实现。与独立权利要求1相关地提到的特征可以与方法权利要求的相关特征自由结合，反之亦然。
根据本发明，构造了一种用于涡轮风扇发动机的转子。这种转子包括多个转子叶片，每个转子叶片具有叶片主体，叶片主体具有连接到驱动轴以接收主驱动载荷从而提供主载荷路径的根段。另外，这种叶片主体包括位于叶片主体的对端的尖段。多个转子叶片被周向布置来形成所述转子。另外，转子包括旋转对称的载荷承载元件，该载荷承载元件在载荷承载段中与多个叶片主体传力接触。这种载荷承载段位于所有叶片主体的根段和尖段之间，因此载荷承载元件可以提供用于叶片主体的反作用载荷的至少一部分的辅载荷路径。另外，转子叶片的叶片主体由包括聚合物基质和嵌入在该聚合物基质中的连续增强纤维制成。载荷承载元件也由包括聚合物基质的复合材料制成，但是它还包括嵌入在这种聚合物基质中的短切增强纤维。
根据本发明，转子由复合材料制成，因此提供了轻量型构造和用于飞机时的总体重量的相应减少的可能性。为了提供作为主要功能元件本身的转子叶片的稳定性，用于这些叶片主体的复合材料包括具有已知的连续增强纤维的聚合物基质。这意味着叶片主体可以通过公知方式构造，从而提供承载来自旋转轴的驱动载荷的必要且公知的机械稳定性。
与公知知识相反，辅载荷(即，施加在转子叶片上的反作用载荷)的机械稳定性现在被从叶片主体至少部分地转移到形成为根据本发明的载荷承载元件的辅助元件。因此，这种载荷承载元件与到轴的连接分离，从而提供单独的所谓辅载荷路径来至少部分地承载像来自叶片主体的反作用力的这些辅载荷。由于这种载荷承载元件与所有叶片主体传力接触，所以它可以承载来自所有叶片主体的反作用载荷。另外，传输力的传输接触部位于尖段和根段之间，从而在转子叶片的尖段处的反作用力和叶片主体的中间载荷承载段中的辅载荷路径中的相应传输之间创建了杠杆效应。对于导致中央轮毂处的相应反作用力的任何冲击也是这样，其中，轴在中央轮毂连接到转子叶片。
根据以上讨论，载荷承载段因此位于在叶片主体的尖段和叶片主体的根段之间并且与它们间隔开的中间部分中。例如，载荷承载元件可以形成围绕驱动轴从而在这个圆周延伸中连接整个叶片主体从而连接转子叶片的某种对称环。如后面所讨论的，载荷承载元件可以提供进一步的功能，尤其是增强转子本身的空气动力学功能。
根据本发明，主要目的在于将高机械稳定性与最大重量减少相结合。为了实现这个目标，本发明提供了具有复合材料(例如，轻量型材料)的载荷承载元件。由于载荷承载元件立即将辅载荷与主载荷分开，所以可以不使用公知的连续或无端纤维而是使用所谓的短切或短纤维来构造载荷承载元件的复合材料。
由于短切或短纤维在载荷承载元件的复合材料的基质材料中被随机定向，所以关于机械稳定性和机械阻力的定向的知识相比使用无端或连续纤维的情况不太可预测。但是，更复杂结构的构造(尤其是像本发明的载荷承载元件的复杂的圆周且旋转对称结构)比使用连续纤维的情况更容易生产。在飞机中，在稳定性预测方面最关键的载荷是通过轮毂从转轴中心施加到多个转子叶片的驱动载荷。该主要载荷或驱动载荷仍然可以使用由叶片主体的基质材料中的连续纤维提供的增强稳定性来传输。由载荷承载元件提供的、必需的额外机械稳定性现在由使用短切纤维的更便宜、更不复杂的材料提供。因此，相同的轻量优点可以应用于载荷承载元件，而不需要限制生产充满载荷承载元件的复杂结构的复杂性。换言之，本发明允许将复合材料的轻量优点与转子结构的不同元件的不同复杂性相结合。这种结合仅由于对于驱动载荷的主载荷处理和对于至少部分在载荷承载元件中分离的反作用载荷的辅载荷处理的分离而变得可能。
根据本发明，当载荷承载元件和转子叶片被形成为整体构造时是有优势的。当总体结合和传力接触也可以由形状配合接触等的机械接触提供时，叶片主体的载荷承载段和载荷承载元件之间的整体构造的材料桥是有优势的。这可以使用硫化两个接触元件的材料的粘合剂，通过焊接步骤或热塑性熔融步骤来实现。整体结合尤其与使用热塑塑料作为用于叶片主体和载荷承载元件的聚合物基质材料有关。通过将基质材料熔化在一起实现了整体构造，从而允许这两个元件之间以机械稳定性增加的方式粘接，从而提供后面更详细描述的更简单的制造方法。
另外，根据本发明，叶片主体的聚合物基质和载荷承载元件的聚合物基质可以是从同一组材料(尤其是热塑塑料)中选择的。如上面已经提到的，优选地是提供叶片主体和载荷承载元件的整体构造。实现这种整体构造的一种优选方式是使用可以焊接或熔化在一起的热塑塑料。特别地，通过使用具有相似或基本相同的熔点的热塑塑料，焊接步骤以及两个元件的两种基质材料的熔化成为可能，并且可以进一步实现载荷承载元件和叶片主体之间的材料连接。这种热塑塑料可以包括像PEEK和PEKK的高性能热塑塑料。替代地，对于相似或相同的熔点，载荷承载元件的基质材料的熔点显著高于叶片主体的基质材料的熔点是一个优点。特别地，当使用随后描述的生产方法时，第二模制步骤包括将熔化的高温基质材料从载荷承载元件注入到模具中，其中，已经熔化的叶片主体已经被放置在该模具中。通过高温注入叶片承载元件的基质材料，这种材料也提供对于载荷承载段中的叶片主体的已经硬化的基质材料的热传输。换言之，注入的高温基质材料现在可以至少部分地向载荷承载段中的基质材料传输热量，温度超过载荷承载段的基质材料的较低熔点，从而可以通过简单且充足的方式实现用于整体构造的材料桥。特别地，不需要单独的热源来重熔载荷承载段中的基质材料。
另外，本发明的转子的载荷承载元件包括主载荷承载部和辅载荷承载部可以是一个优点，该主载荷承载部与叶片主体上的载荷承载段传力接触，该辅载荷承载部与叶片主体的根段传力接触。尽管已经通过单个主载荷承载部实现了本发明的总体概念，但是也可以分成两个或更多个载荷承载部。特别地，叶片主体的根段处的中央轮毂也使用本发明的载荷承载元件和叶片主体的整体构造的组合是一个优点。所有载荷承载部都包括基质材料和增强短切纤维。因此，驱动载荷也可以至少部分地通过辅载荷承载部传输到叶片主体的根段中。
根据本发明，载荷承载元件至少部分地在轴向方向延伸超过叶片主体的载荷承载段也是一个优点。这尤其允许将叶片主体封装在载荷承载段中。由于反作用载荷尤其可以分为叶片主体上的离心载荷、冲击载荷、和空气载荷，所以至少空气载荷和冲击载荷也导致轴向方向上的反作用载荷。载荷承载元件在轴向方向上超过叶片主体的形状的进一步延伸允许更好的力传输，以承载来自叶片主体的这些反作用载荷并沿着所提供的辅载荷路径引导它。该延伸尤其在叶片主体的两侧上，即在叶片主体前面以及空气流通过转子后的叶片主体后面。
另外，载荷承载元件的外表面包括空气动力学功能形状可以是一个优点。空气动力学功能形状应被理解为具有空气动力学功能的形状。换言之，载荷承载元件的外侧被构造为提供降低的空气动力学阻力和/或为通过转子的气流提供引导功能甚至覆盖功能。由于管道中的引擎的驱动轴通常被气流覆盖，所以载荷承载元件可以提供作为辅助功能的覆盖功能。例如，载荷承载元件的外表面可以提供锥形或弧形，以降低气流阻力并提供所述的引导和/或覆盖功能。该功能从而可以被看作被动的空气动力学功能。当然，除了所讨论的相对简单的空气动力学功能外，像附加转子元件或引导翅片的更复杂的引导功能的提供也可以实现在载荷承载元件的外表面上。
如果转子的载荷承载元件按照创建尖鼻部的旋转对称的曲线形状轴向延伸超过叶片主体，则可以进一步实现优点。由于尖鼻部也可以由单独元件提供，所以结合到载荷承载元件中进一步降低了复杂性。由于对于载荷承载元件来说可以使用短切增强纤维，所以通过集成锥形尖鼻部增加的复杂性与生产方法的复杂性无关。换言之，转子前面的旋转器可以被整体集成到载荷承载元件的构造中，从而可以显著降低制造和安装的总体复杂性。除了复杂性降低外，对作为载荷承载元件的零件的旋转器使用相同的轻量型材料将优化总体转子的轻量型构造的本发明的优点。
如果载荷承载元件提供空腔，则可以实现进一步的优点。空腔优选地位于载荷承载元件内部并且面向叶片主体的根段。提供空腔装置可以被理解为在空腔中没有材料或有较少材料从而可以进一步减少转子的总体重量。另外，空腔可以被用来屏蔽其他机械元件(尤其是发动机的驱动轴)，以避免气流进入空腔并与这些机械元件相互作用。具体地，空腔的构造与提供如上所述的空气动力学功能形状的载荷承载元件的外表面相结合。
如果叶片主体在根段和载荷承载段之间以线性或基本线性的方式延伸，则可以实现进一步的优点。这个延伸允许降低叶片到存在与气流的相互作用的段的形状的复杂性。由于在优选实施例中气流被载荷承载元件的外表面屏蔽而不能进入空腔内部或者接近根段，所以没有气流相互作用会导致载荷承载段和根段之间的叶片主体的该部分。因而，在叶片主体的这部分中，可以降低结构的复杂性，从而使得叶片主体或多或少地直线或线性延伸。另外，对于机械稳定性，甚至可以进一步简化载荷承载段和根承载段之间的叶片主体的结构，由于气流导致的反作用载荷，施加在叶片主体的尖段上的离心载荷至少部分地被传输到载荷承载元件的辅载荷承载部，使得更少的机械载荷需要被引导通过叶片主体在载荷承载段和根段之间的部分。换言之，对于叶片主体的所讨论的中间段，甚至可以进一步减少叶片主体的重量。
根据本发明，载荷承载元件完全或至少基本上完全围绕载荷承载段可以是有优势的。换言之，围绕形状可以允许轴向方向的、超出叶片主体的形状的上述延伸。它还允许反作用载荷到由载荷承载段提供的辅载荷路径的更简单且更好的传输，并且附加地覆盖了如上所述的空气动力学功能。载荷承载段的基本完全围绕和覆盖进一步允许下面讨论的载荷承载元件和载荷承载段之间的形状配合。
根据本发明，载荷承载段和叶片主体包括至少部分地沿着转子的轴向方向延伸的接触面可以是优点。这允许形成如上讨论的形状配合，从而增加并优化离心载荷作为反作用载荷从叶片主体的尖段到由载荷承载段提供的辅载荷路径的传输。这可以仅用作形状配合功能使用，或者可以与使用载荷承载段和载荷承载元件的基质材料之间的材料结的整体构造结合使用。
当载荷承载元件至少在到叶片主体的接触段包括圆角边缘时可以实现进一步的优点。特别地，当使用包括注入成型步骤的方法时，圆角边缘可以为注入成型处理提供额外的优点。另外，在生产后，在圆角边缘处可以避免或者至少减少在转子使用期间产生的应力。根据本发明的圆角边缘包括具体在1毫米到10毫米之间的边缘半径。
根据本发明的优点也在于，转子包括以下几何尺寸中的至少一个：
-载荷承载段的径向延伸占叶片主体的总径向延伸的20％到50％之间；
-叶片主体的载荷承载段和根段之间的径向距离在20到50毫米之间；
-叶片主体的载荷承载段和尖段之间的径向距离在100到150毫米之间；
-叶片主体的径向延伸在20到150毫米之间；
-转子叶片的数目在3到35之间。
根据本发明，所有转子叶片是相同的或基本相同的可以是进一步的优点。特别地，这降低了不同部分的复杂性和数目，从而降低了生产这种转子的成本。这个特征尤其与转子叶片的材料和形状有关。
本发明的进一步目的在于，提供一种形成具有根据本发明的转子的特征的转子的方法。这种方法包括以下步骤：
-将包括聚合物基质和连续增强纤维的复合材料模制到形成转子叶片的腔体中，转子叶片具有叶片主体，叶片主体具有连接到驱动轴以接收主驱动载荷的根段和位于叶片主体的对端的尖段；
-将多个这样的转子叶片布置在夹具中；
-将包括聚合物基质和短切增强纤维的复合材料模制到形成载荷承载元件的腔体中，其中，这样的载荷承载元件被形成为与多个叶片主体传力接触并且被形成在位于根段和尖段之间的载荷承载段中。这提供了用于叶片主体的反作用载荷的至少一部分的辅载荷路径。
通过形成本发明的转子，本发明的方法具有与以上关于本发明的转子讨论的相同优点。在本发明的方法中可以看出，对转子的不同部分使用不同纤维可以允许使用便宜且简单的注入成型步骤来产生转子的不同元件(尤其是转子叶片和载荷承载元件)。通过对转子的不同元件之间的增强纤维使用不同的纤维类型，可以通过仍然保持转子的较低复杂性和重量的方式来解决对于载荷情况的不同需求。
对于两个模制步骤使用注入成型处理也可以是优点。特别地，这可以包括使用从热塑塑料类型中选择的聚合物基质材料。特别地，当载荷承载元件的注入流体基质材料重熔转子叶片在载荷承载段中的基质材料以创建这两个部分之间的材料结时，这可以被描述为所谓的二次成型。
根据本发明的另一优点在于，在第二模制步骤期间，载荷承载元件的聚合物基质的模制温度被设置在叶片主体的聚合物基质材料的熔化温度处或者以上。换言之，由于在载荷承载元件的熔化的聚合物基质中传输了足够的热量，使得在达到载荷承载段的熔化形式时所传输的热量可以用于重熔这些载荷承载段中的叶片主体的聚合物基质材料，所以不必对叶片主体的基质材料单独加热。
附图说明
关于附图进一步描述本发明。这些图以示意方式示出：
图1本发明的转子的实施例，
图2本发明的转子的零件的实施例，
图3本发明的转子的实施例的截面图，
图4本发明的转子的进一步实施例的截面图，
图5本发明的转子的实施例的零件的进一步截面图，
图6本发明的转子的进一步实施例的零件的进一步截面图，
图7本发明的方法的第一步骤，
图8本发明的方法的进一步步骤，
图9具有本发明的转子的飞行器，
图10本发明的转子的进一步实施例，
图11图10的本发明的转子的不同视图，
图12图10的本发明的转子的不同视图，
图13图10的本发明的转子的截面图，
图14图10的本发明的转子的不同视图，
图15图10的本发明的转子的不同视图，
图16转子叶片的实施例，
图17图16的转子叶片的不同视图。
具体实施方式
图1沿着轴向方向AD示出了本发明的转子10的一个示例。这包括形成转子10从而创建涡轮构造的风扇发动机100的多个转子叶片20。为了向转子10提供驱动载荷，提供驱动轴110，即，驱动轴110与轮毂(这种情况下，所有转子叶片20的根段24)驱动力接触。在操作时，驱动轴110旋转从而传输驱动载荷以旋转所有的转子叶片20。
在操作期间，进一步的载荷被施加到叶片主体22，例如，随后讨论的冲击载荷、离心载荷CL、和/或空气载荷AL。这些辅载荷至少部分地立即由旋转对称的载荷承载元件30承载，该载荷承载元件30在载荷承载段28中连接到所有叶片主体22。换言之，至少一部分辅载荷立即由载荷承载元件30承载，而不需要完全通过叶片主体22的根段24来传输。
图2示出了图1的解决方案的集中在叶片主体22之一上的细节。在操作期间，离心载荷CL形式的辅载荷沿着径向方向RD被施加在叶片主体22的尖段26。为了保持机械稳定，抵消这个离心载荷CL的反作用载荷RL必需被承载，该反作用载荷RL可以立即由载荷承载元件30承载并经由载荷承载段28在圆周辅载荷路径SLP中传输。换言之，反作用载荷RL与驱动载荷DL(图2中未示出)分开，并且立即被引导离开转子叶片20的叶片主体22的根段24的机械稳定性。
在图3中，描绘了侧面截面图。在围绕沿着轴向方向AD延伸的旋转轴旋转时，每个转子叶片20立即受到由操作飞机产生的空气载荷AL。这个空气载荷AL也立即创建反作用载荷RL，具有在尖段26和载荷承载段28之间延伸的杠杆及延伸到根段24的进一步的杠杆。在本实施例中，载荷承载元件30包括可以相互连接或者(如图3所示)分离的主载荷承载部32和辅载荷承载部34。从而，在主载荷承载部32和辅载荷承载部34之间创建空腔38，减少了所需的材料从而减少了这种转子10的总体重量。另外，在图3中可以看出，载荷承载元件30的外表面31具有空气动力学功能形状，引导气流并避免空气进入空腔38。这尤其可以结合可以与载荷承载元件30分离或者(如图4所示)与载荷承载元件30集成在一起的旋转器看出。
图4示出了集成在根据图1的风扇发动机100中的、图3的实施例的组合。现在，旋转器或尖鼻部36被作为载荷承载元件30的整体式零件(这里的主载荷承载部32)提供。另外，可以看出，驱动轴110与所有叶片主体22的根段24或辅载荷承载部34连接，以施加用于旋转转子10的驱动载荷。
在图5中可以看出，沿着所描绘的轴向方向AD，载荷承载段在轴向方向AD中在两端延伸超过载荷承载段28的边缘。特别地，当承载由空气载荷AL产生的反作用载荷RL时，在图3和图4中可以看出，附加材料可以通过更好、更稳定的方式承载这些反作用载荷RL。
图6示出了载荷承载段28的几何形状的进一步增加的复杂性。由于这个载荷承载段28现在包括至少部分地沿着轴向方向AD和热塑性基质材料之间的潜在材料结延伸的接触面29，可以沿着径向方向RD实现形状配合。这允许离心载荷CL更好地传输并集成到载荷承载元件30的辅载荷路径SLP的反作用载荷RL中。
图7和图8示出了根据本发明的方法，其中，在图7中，单个转子叶片20被形成在相应的叶片模具210中。这样做多次，以产生多个相同或基本相同的转子叶片20，随后这些转子叶片可以被放置在像根据图8的转子模具220的夹具中。现在，通过注入成型，用于创建载荷承载元件30的熔化材料被注入，并且重熔所有接触到的叶片主体22的载荷承载段28。在这个注入成型处理的末尾，可以在叶片主体22的载荷承载段28和载荷承载元件30的材料之间不仅实现形状配合功能而且实现材料结。
图9示出了由参考标号1指定的飞行器。飞行器1包括机翼2。特别地，飞行器1包括在机身3的纵轴两侧分别沿着飞行器的横向轴延伸的左机翼2a和右机翼2b。横向轴沿着机翼2a和2b的翼幅延伸。在左机翼2a和右机翼2b上，附接有多个推进单元4。推进单元4附接到机翼2的尾部(尤其是尾端部)。多个推进单元4沿着飞行器1的横向轴对齐。推进单元4附接从而可围绕横向轴枢转。特别地，推进单元4可在基本水平的角位置(巡航状态)和基本垂直的角位置(悬停状态)之间枢转。在机翼2a和2b上，分别提供有九个推进单元4。为每个推进单元4提供致动器，以设置推进单元4相对于机翼2的角位置。另外，飞行器1包括鸭舵6。特别地，左鸭舵6a和右鸭舵6b在机翼2a和2b前方被提供在纵轴的两侧。前推进单元5附接到鸭舵6的尾部(尤其是尾端部)。前推进单元5还以可围绕平行于横向轴的轴枢转的方式附接到鸭舵6。在鸭舵6a和6b上，分别提供六个推进单元4。优选的是，推进单元4和前推进单元5是涡轮风扇型的。另外，它们可以由诸如电动机的旋转电机电驱动。
推进单元4和前推进单元5包括飞行控制表面(这种情况下的襟翼)，以生成额外的抬升力。换言之，推进单元4的外壳包括抬升力生成体。推进单元4和前推进单元5中的每一者可以通过由电动机驱动的风扇的旋转来生成推力。应注意，每个推进单元4和每个前推进单元5可以具有多个涡轮风扇。
图10至图17在不同视图中示出了本发明的转子10的进一步实施例。在这个实施例中，载荷承载元件30包括第一载荷承载部32和第二载荷承载部34。另外，在图16和图17中，描绘了单个叶片20。两个图示在不同视图中示出了具有不同方形截面的同一个叶片主体。在这些图中可以看出，载荷承载元件30在轴向方向延伸超过叶片主体22的载荷承载段28的边缘。另外，鸽尾连接是这个实施例的部分，以提供到轴的形状配合并将主载荷传输到转子主体。
本文仅通过示例讨论本发明，而不限制本发明的范围。
参考标记
1：飞行器
2：机翼
2a：左机翼
2b：右机翼
3：机身
4：推进单元
5：推进单元
6a：左鸭舵
6b：右鸭舵
10：转子
20：转子叶片
22：叶片主体
24：根段
26：尖段
28：载荷承载段
29：接触面
30：载荷承载元件
31：外表面
32：主载荷承载部
34：辅载荷承载部
36：尖鼻部
38：空腔
100：风扇发动机
110：驱动轴
210：叶片模具
220：转子模具
CL：离心载荷
AL：空气载荷
RL：反作用载荷
SLP：辅载荷路径
RD：径向方向
AD：轴向方向
Claims (15)
1.一种用于涡轮风扇发动机(100)的转子(10)，包括：
多个转子叶片(20)，每个转子叶片(20)具有叶片主体(22)，所述叶片主体(22)具有根段(24)和尖段(26)，所述根段(22)连接到驱动轴(110)来接收主驱动载荷从而提供主载荷路径，所述尖段(26)位于所述叶片主体(22)的对端并且被周向布置来形成所述转子(10)；
旋转对称的载荷承载元件(30)，在位于所述根段(24)和所述尖段(26)之间的载荷承载段(28)中与所述多个叶片主体(22)传力接触，以提供用于所述叶片主体(22)的反作用载荷(RL)的至少一部分的辅载荷路径(SLP)，
其中，所述转子叶片(20)的所述叶片主体(22)由包括聚合物基质和嵌入在所述聚合物基质中的连续增强纤维的复合材料制成，
其中，所述载荷承载元件(30)由包括聚合物基质和嵌入在所述聚合物基质中的短切增强纤维的复合材料制成。
2.根据权利要求1所述的转子(10)，其特征在于，所述载荷承载元件(30)和所述转子叶片(20)被形成为整体构造。
3.根据前述权利要求中任一项所述的转子(10)，其特征在于，所述叶片主体(22)的聚合物基质和所述载荷承载元件(30)的聚合物基质是从相同的材料组中选择的，尤其是热塑塑料。
4.根据前述权利要求中任一项所述的转子(10)，其特征在于，所述载荷承载元件(30)包括主载荷承载部(32)和辅载荷承载部(34)，其中，所述主载荷承载部(32)与所述叶片主体(22)的所述载荷承载段(28)传力接触，所述辅载荷承载部(34)与所述叶片主体(22)的所述根段(24)传力接触。
5.根据前述权利要求中任一项所述的转子(10)，其特征在于，所述载荷承载元件(30)在轴向方向(AD)中至少部分地延伸超过所述叶片主体(22)的所述载荷承载段(28)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的转子(10)，其特征在于，所述载荷承载元件(30)的外表面(31)包括空气动力学功能形状。
7.根据权利要求6所述的转子(10)，其特征在于，所述载荷承载元件(30)按照创建尖鼻部(36)的旋转对称的弯曲形状，轴向延伸超过所述叶片主体(22)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的转子(10)，其特征在于，所述载荷承载元件(30)提供空腔(38)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的转子(10)，其特征在于，所述叶片主体(22)以线性或基本线性的方式在所述根段(24)和所述载荷承载段(28)之间延伸。
10.根据前述权利要求中任一项所述的转子(10)，其特征在于，所述叶片主体(22)的所述载荷承载段(28)包括至少部分地沿着所述转子(100)的轴向方向(AD)延伸的接触面(29)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的转子(10)，其特征在于，所述载荷承载元件(30)至少在到所述叶片主体(22)的接触段处包括圆角边缘。
12.根据前述权利要求中任一项所述的转子(10)，其特征在于，所述转子(10)包括以下几何尺寸中的至少一个：
所述载荷承载段(28)的径向延伸占所述叶片主体(22)的总径向延伸的20％到50％之间，
所述叶片主体(22)的所述载荷承载段(28)和所述根段(24)之间的径向距离在20mm到50mm之间，
所述叶片主体(22)的所述载荷承载段(28)和所述尖段(26)之间的径向距离在100mm到150mm之间，
所述叶片主体(22)的径向延伸在20mm到1550mm之间，
所述转子叶片(20)的数目在3到35之间。
13.一种形成具有根据权利要求1至12中任一项所述的特征的转子(10)的方法，包括以下步骤：
将包括聚合物基质和连续增强纤维的复合材料模制到形成转子叶片(20)的空腔中，所述转子叶片具有叶片主体(22)，所述叶片主体(22)具有根段(24)和尖段(26)，所述根段(22)连接到驱动轴(22)以接收主驱动载荷(DL)，所述尖段(26)在所述叶片主体(22)的对端；
将多个这样的转子叶片(20)布置到转子模具(220)中；
将包括聚合物基质和短切增强纤维的复合材料模制到形成载荷承载元件(30)的空腔中，其中，这样的载荷承载元件(30)被形成为在位于所述根段(24)和所述尖段(26)之间的载荷承载段(28)中与所述多个叶片主体(22)传力接触，以提供用于所述叶片主体(22)的反作用载荷(RL)的至少一部分的辅载荷路径(SLP)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，对于两个模制步骤，使用注入成型处理。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，在第二模制步骤中，所述载荷承载元件(30)的聚合物基质的模制温度被设置在所述叶片主体(22)的聚合物基质材料的熔化温度处或以上。
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