RU173787U1

RU173787U1 - SPRAY SHOULDER Trowel

Info

Publication number: RU173787U1
Application number: RU2016140510U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Аношкин; Алексей Борисович Поспелов; Глеб Сергеевич Шипунов
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2017-09-11

Abstract

Полезная модель относится к спрямляющей лопатке газотурбинного двигателя, в частности, к лопатке спрямляющего аппарата турбореактивного двухконтурного двигателя авиационного применения.Лопатка спрямляющего аппарата включает верхнюю и нижнюю полки, размещенное между полками перо, выполнена из полимерного композиционного материала с волоконным армированием из непрерывного, по всему объему лопатки, углеродного многослойного композиционного материала, верхняя полка в месте установки крепежных элементов утолщена композиционным материалом, при этом непрерывным углеродным многослойным композиционным материалом является однонаправленный или равнопрочный препрег на основе термореактивного или термопластичного связующего, волокна армирующей основы, по меньшей мере, двух слоев препрега выполнены под острым углом по отношению друг к другу.Технический результат - улучшение прочностных характеристик и жесткостных свойств, расширение арсенала выпускаемой продукции, улучшение массовых характеристик спрямляющего аппарата. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to a straightening blade of a gas turbine engine, in particular, to a blade of a straightening device of a turbojet dual-circuit engine for aviation applications. The blade of the straightening device includes an upper and lower shelf located between the shelves of a feather, made of a polymer composite material with fiber reinforcement made of continuous, throughout blades, carbon multilayer composite material, the upper shelf in the place of installation of fasteners is thickened with composite material ial, the continuous carbon multilayer composite material is a unidirectional or equal strength prepreg based on a thermoset or thermoplastic binder, the fibers of the reinforcing base, at least two layers of the prepreg are made at an acute angle to each other. Technical result - improved strength characteristics and stiffness properties, expanding the arsenal of products, improving the mass characteristics of the rectifier. 3 s.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к спрямляющей лопатке газотурбинного двигателя, в частности, к лопатке спрямляющего аппарата турбореактивного двухконтурного двигателя авиационного применения.The utility model relates to a straightening blade of a gas turbine engine, in particular, to a blade of a straightening apparatus of a turbojet dual-circuit engine for aviation applications.

Известна лопатка спрямляющего аппарата для турбореактивного двигателя, содержащая удлиненные моноблочные передний и задний участки, а также внешний слой, соединенные посредством горячего прессования. Удлиненный моноблочный передний участок вырезан из пултрудированного профиля, содержащего связанные смолой волокна, и образует переднюю кромку лопатки. Удлиненный моноблочный задний участок вырезан из пултрудированного профиля, содержащего связанные смолой волокна, и образует заднюю кромку лопатки. Внешний слой выполнен на основе пропитанных смолой волокон и расположен между передней и задней кромками с образованием боковых сторон лопатки. Внешний слой перекрывает зоны передней кромки и задней кромки [RU 2544102 С2, F01D 5/28, опубл. 10.03.2015, бюл. №7].Known blade straightener apparatus for a turbojet engine containing elongated monoblock front and rear sections, as well as the outer layer connected by hot pressing. The elongated monoblock front section is cut from a pultruded profile containing resin-bonded fibers and forms the leading edge of the scapula. An elongated monoblock rear portion is cut from a pultruded profile containing resin-bonded fibers and forms the trailing edge of the scapula. The outer layer is made on the basis of resin-impregnated fibers and is located between the front and rear edges with the formation of the sides of the scapula. The outer layer overlaps the zone of the leading edge and trailing edge [RU 2544102 C2, F01D 5/28, publ. 03/10/2015, bull. No. 7].

Недостатками данной конструкции являются снижение прочностных и жесткостных характеристик лопатки при изготовлении лопаток больших размеров и существенные ограничения на геометрию пера лопатки, связанные с пултрузионным методом производства силовых слоев.The disadvantages of this design are the reduction of strength and stiffness characteristics of the blades in the manufacture of large blades and significant limitations on the geometry of the blade feathers associated with the pultruded method of producing power layers.

Известна лопатка из композитного материала, армированная короткими и длинными волокнами [RU 2591968 С2, F01D 5/14, F01D 5/28, F01D 9/02, опубл. 20.07.2016, бюл. №20]. Однако указанная конструкция обладает высокой трудоемкостью изготовления.A known blade of a composite material reinforced with short and long fibers [RU 2591968 C2, F01D 5/14, F01D 5/28, F01D 9/02, publ. 07/20/2016, bull. No. 20]. However, this design has a high complexity of manufacturing.

Известна лопатка спрямляющего аппарата, включающая верхнюю и нижнюю полки, размещенное между полками перо, выполненная из полимерного композиционного материала с волоконным армированием из непрерывного, по всему объему лопатки, углеродного многослойного композиционного материала, верхняя полка в месте установки крепежных элементов утолщена композиционным материалом (RU 163398 U1, F01D 9/00, F01L 5/00, опубл. 20.07.2016, бюл. №20). Однако недостатком данной конструкции являются низкие прочностные характеристики лопатки.A known blade of a straightening apparatus, including the upper and lower shelves, a feather placed between the shelves, made of a polymer composite material with fiber reinforcement from a continuous carbon fiber composite material throughout the volume of the blade, the upper shelf is thickened with composite material at the installation site of fasteners (RU 163398 U1, F01D 9/00, F01L 5/00, published July 20, 2016, Bulletin No. 20). However, the disadvantage of this design is the low strength characteristics of the blades.

По своим техническим характеристикам указанная лопатка спрямляющего аппарата является наиболее близкой предлагаемой полезной модели и принята за прототип.According to its technical characteristics, the specified scapula blade is the closest to the proposed utility model and is taken as a prototype.

Перед полезной моделью была поставлена задача повышения прочностных характеристик лопатки.The utility model was tasked with increasing the strength characteristics of the blade.

Техническим результатом полезной модели является улучшение прочностных характеристик и жесткостных свойств, расширение арсенала выпускаемой продукции, улучшение массовых характеристик спрямляющего аппарата.The technical result of the utility model is to improve the strength characteristics and stiffness properties, expand the arsenal of products, improve the mass characteristics of the straightening apparatus.

Технический результат достигается за счет того, что в лопатке спрямляющего аппарата, включающей верхнюю и нижнюю полки, размещенное между полками перо, изготовленной из полимерного композиционного материала с волоконным армированием из непрерывного, по всему объему лопатки, углеродного многослойного композиционного материала, которым является однонаправленный или равнопрочный препрег на основе термореактивного или термопластичного связующего, верхняя полка в месте установки крепежных элементов утолщена композиционным материалом, волокна, по меньшей мере, двух разных слоев препрега выполнены под острым углом по отношению друг к другу. В частном случае, в лопатке слои препрега с выполненными под острым углом по отношению друг к другу волокнами расположены рядом (граничат друг с другом) или отделены друг от друга одним или несколькими другими слоями препрега. В качестве вариантов лопатки предлагаются конструкции лопаток, в которых:The technical result is achieved due to the fact that in the blade of the rectifier, including the upper and lower shelves, a feather placed between the shelves is made of a polymer composite material with fiber reinforcement from a continuous, throughout the volume of the blade, carbon multilayer composite material, which is unidirectional or equal strength a prepreg based on a thermoset or thermoplastic binder, the upper shelf at the installation site of the fasteners is thickened with a composite material, the fibers of at least two different layers of the prepreg are made at an acute angle with respect to each other. In the particular case, in the blade, the prepreg layers with fibers made at an acute angle with respect to each other are adjacent (adjacent to each other) or are separated from each other by one or more other prepreg layers. As options for the blades, blade designs are proposed in which:

- волокна четных слоев препрега выполнены параллельно друг другу;- the fibers of the even layers of the prepreg are made parallel to each other;

- волокна нечетных слоев препрега выполнены параллельно друг другу.- the fibers of the odd prepreg layers are made parallel to each other.

Выполнение волоконного армирования из непрерывного, по всему объему лопатки, углеродного многослойного композиционного материала с расположенными под острым углом по отношению друг к другу волокнами разных слоев препрега позволяет изготавливать конструкции лопаток разных размеров с улучшением их прочностных и жесткостных свойств, обеспечивать разнотолщинную и сложно профилированную геометрию пера лопатки.The implementation of fiber reinforcement from a continuous, throughout the entire volume of the blade, carbon multilayer composite material with fibers of different layers of the prepreg arranged at an acute angle to each other makes it possible to produce blade designs of different sizes with an improvement in their strength and stiffness properties, to provide pen thicknesses of different thicknesses and complex profiles shoulder blades.

Наличие на верхней полке лопатки в месте установки крепежных элементов утолщения полимерным композиционным материалом и металлических втулок позволяет обеспечить надежность крепежного соединения и сохранить прочность и жесткость конструкции в целом. На фиг. 1 показаны лопатки спрямляющего аппарата, установленные в двигателе; на фиг. 2 изображена лопатка спрямляющего аппарата.The presence on the upper shelf of the blade at the installation site of the fasteners of the thickening of the polymer composite material and metal sleeves allows to ensure the reliability of the fastening connection and to preserve the strength and rigidity of the structure as a whole. In FIG. 1 shows the blades of a straightening apparatus mounted in an engine; in FIG. 2 shows a blade of a straightening apparatus.

Спрямляющий аппарат 1 двухконтурного турбореактивного авиационного двигателя содержит лопатку 2, посредством которой поток воздуха выравнивается до осевого направления 3 в наружном контуре двигателя 4, верхнюю 5 и нижнюю 6 полки, перо 7, размещенное между полками 5, 6. Перо 7 лопатки 2 спрямляющего аппарата 1 содержит две аэродинамические поверхности с непрерывной схемой армирования по всей геометрии.The straightening apparatus 1 of the turbofan aircraft engine contains a blade 2, by which the air flow is aligned to the axial direction 3 in the outer contour of the engine 4, the upper 5 and lower 6 shelves, feather 7, located between the shelves 5, 6. Feather 7 of the blades 2 of the straightening apparatus 1 contains two aerodynamic surfaces with a continuous reinforcement pattern throughout the geometry.

Сложно профилируемое перо 7 с переменной толщиной по всей высоте обеспечивается схемой армирования изделия из слоистых полимерных композиционных материалов. Лопатка 2 из полимерных композиционных материалов может быть выполнена из различных типов армирующего наполнителя (однонаправленная ткань, равнопрочная ткань) и с использованием как термореактивного, так и термопластичного связующего.A difficultly shaped feather 7 with a variable thickness over the entire height is provided by the reinforcement scheme of the product from layered polymer composite materials. The blade 2 of the polymer composite materials can be made of various types of reinforcing filler (unidirectional fabric, uniform strength fabric) and using both thermosetting and thermoplastic binder.

Лопатка 2 крепится к разделительному корпусу 4 спрямляющего аппарата 1 посредством болтового соединения через утолщения на верхней полке 5.The blade 2 is attached to the dividing body 4 of the rectifying apparatus 1 by means of a bolted connection through the bulges on the upper shelf 5.

Данное устройство работает следующим образом.This device operates as follows.

При эксплуатации двигателя на рабочих режимах вентилятор турбореактивного двухконтурного двигателя создает вихревой поток воздуха (рабочее тело) с последующим разделением потока на внутренний и наружный контуры. В наружном контуре двигателя 4 за счет спрямляющего аппарата 1 вентилятора поток воздуха выравнивается до осевого направления 3 с повышением давления воздуха. Лопатки 2 спрямляющего аппарата 1 из полимерных композиционных материалов обеспечивают выравнивание воздушного потока, закрученного рабочей лопаткой вентилятора, до осевого направления 3 в наружном контуре двигателя 4.When the engine is operating in operating modes, the fan of a turbojet dual-circuit engine creates a vortex air flow (working medium) with the subsequent separation of the flow into internal and external circuits. In the outer circuit of the motor 4 due to the rectifier apparatus 1 of the fan, the air flow is equalized to the axial direction 3 with increasing air pressure. The blades 2 of the rectifier apparatus 1 made of polymer composite materials equalize the air flow swirling by the fan blade to the axial direction 3 in the outer circuit of the motor 4.

Изготовление лопаток спрямляющего аппарата 2 из слоистых полимерных композиционных материалов с расположением волокон, по меньшей мере, двух разных слоев препрега под острым углом по отношению друг к другу улучшает массовые характеристики спрямляющего аппарата 1 (соотношение массы и прочности конструкции).The manufacture of the blades of the rectifier apparatus 2 from layered polymer composite materials with the arrangement of the fibers of at least two different layers of the prepreg at an acute angle with respect to each other improves the mass characteristics of the rectifier apparatus 1 (mass to structural strength ratio).

Предлагаемое техническое решение обладает новизной, промышленно применимо.The proposed technical solution is novel, industrially applicable.

Claims

1. The blade of the rectifier apparatus, including the upper and lower shelves, a feather placed between the shelves, made of a polymer composite material with fiber reinforcement from a continuous carbon fiber composite material throughout the entire volume of the blade, which is a unidirectional or equal strength prepreg based on a thermoset or thermoplastic binder , the upper shelf at the installation site of the fasteners is thickened with a composite material, characterized in that the fibers of at least two ra The significant layers of the prepreg are made at an acute angle with respect to each other.

2. The blade according to claim 1, characterized in that the prepreg layers with fibers made at an acute angle with respect to each other are located next to each other or are separated from each other by one or more other prepreg layers.

3. The blade according to claim 2, characterized in that the fibers of the even layers of the prepreg are made parallel to each other.

4. The blade according to claim 2, characterized in that the fibers of the odd layers of the prepreg are made parallel to each other.