发动机叶片
航空发动机叶片关键技术发展现状分析

航空发动机叶片关键技术发展现状分析航空发动机叶片是航空发动机的重要组成部分,直接影响着发动机的性能和效率。
随着航空工业的不断发展,对于航空发动机叶片的要求也越来越高,因此其关键技术的发展成为了航空发动机领域的热点之一。
本文将对航空发动机叶片关键技术的发展现状进行分析,并展望未来的发展方向。
一、材料技术航空发动机叶片的材料是决定其性能的关键。
在过去,镍基高温合金一直是航空发动机叶片的主要材料,因为其具有良好的高温强度和抗氧化性能。
随着航空发动机工作温度的不断提高,传统的镍基高温合金已经不能满足发动机叶片的性能要求。
人们开始研发新型的高温合金材料,如含铱的单晶高温合金、含有强化相的高温合金等。
这些新材料具有更高的工作温度和良好的高温强度,能够更好地适应发动机叶片的工作环境。
除了材料的改进,还有一些新型材料的应用也在不断推进,比如碳纤维复合材料。
碳纤维复合材料具有优异的高温强度、轻质化和抗腐蚀等性能,逐渐成为航空发动机叶片的新材料选择。
碳纤维复合材料的成型工艺、连接方式、性能预测等方面的技术问题还有待解决,需要进一步的研究和发展。
二、制造技术航空发动机叶片的制造技术一直是航空工业发展的重要方向之一。
传统的叶片制造采用的是铸造和数控加工工艺,虽然能够满足一定的叶片质量和形状要求,但在材料利用率、制造周期、成本和精度等方面还存在着一定的不足。
近年来,随着增材制造技术的逐渐成熟,人们开始尝试使用增材制造技术来制造航空发动机叶片。
增材制造技术可以实现对叶片内部结构的优化设计,提高材料的利用率;同时可以实现叶片的快速制造,减少制造周期和成本。
目前,增材制造技术在航空发动机叶片制造领域的应用还处于起步阶段,但其潜力巨大,未来有望成为叶片制造的重要技术。
在叶片表面处理方面,热障涂层技术一直是航空发动机叶片的重要技术之一。
热障涂层不仅可以提高叶片的抗氧化性能,增加寿命,还可以降低叶片的工作温度,提高发动机的热效率。
目前,随着热障涂层技术的不断发展,新型的多层复合热障涂层、纳米涂层等新技术不断出现,为航空发动机叶片的表面处理提供了更多的选择。
发动机叶片材料

发动机叶片材料发动机叶片是发动机中非常重要的部件,它直接影响着发动机的性能和效率。
因此,选择合适的叶片材料对于发动机的性能和寿命具有至关重要的作用。
在选择叶片材料时,需要考虑材料的力学性能、耐热性能、耐腐蚀性能等因素。
本文将就发动机叶片材料的选择进行介绍和分析。
首先,叶片材料需要具有良好的力学性能。
发动机叶片在工作过程中会受到高速气流的冲击和高温高压气体的作用,因此需要具有较高的强度和刚度。
常见的叶片材料包括镍基合金、钛合金和陶瓷复合材料等。
这些材料具有较高的抗拉强度和屈服强度,能够满足叶片在高温高压条件下的工作要求。
其次,叶片材料需要具有良好的耐热性能。
发动机工作时会产生大量的热量,叶片需要能够承受高温环境下的工作条件。
因此,叶片材料需要具有良好的高温强度和抗氧化性能。
镍基合金和钛合金具有良好的耐热性能,能够在高温环境下保持较好的力学性能,因此被广泛应用于发动机叶片制造中。
另外,叶片材料还需要具有良好的耐腐蚀性能。
发动机工作环境中会存在各种腐蚀介质,如高温气体、燃料和润滑油等,因此叶片材料需要能够抵抗这些腐蚀介质的侵蚀。
镍基合金和钛合金具有良好的耐腐蚀性能,能够在恶劣的工作环境下保持较长的使用寿命。
综上所述,选择合适的叶片材料对于发动机的性能和寿命具有至关重要的作用。
在选择叶片材料时,需要充分考虑材料的力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能等因素,以确保叶片能够在高温高压和腐蚀环境下保持良好的工作状态。
镍基合金和钛合金由于其良好的力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能,成为了发动机叶片制造中的主要材料,为发动机的性能和寿命提供了可靠的保障。
发动机涡轮叶片内部结构

发动机涡轮叶片内部结构一、引言发动机涡轮叶片是内燃机中的关键部件,它负责将高温高压气体流动能转化为机械能,推动涡轮旋转,从而带动压气机或涡轮机的运转。
本文将从叶片的结构和工作原理两个方面进行介绍。
二、叶片结构发动机涡轮叶片主要由叶片根部、叶片身和叶片尖部组成。
1. 叶片根部叶片根部是连接叶片和涡轮盘的部分。
它通常由金属材料制成,具有较高的强度和耐高温性能。
叶片根部通过特定的连接方式固定在涡轮盘上,以确保叶片能够承受来自流体的力和转动力矩。
2. 叶片身叶片身是叶片的主要工作部分,它负责将气体流动能转化为机械能。
叶片身通常采用空心的叶型结构,能够使气体在叶片内部流动,并通过叶片的弯曲形状将气体的动能转化为叶片的转动动能。
叶片身的材料通常选用高温合金,以保证其在高温高压环境下的强度和耐腐蚀性能。
3. 叶片尖部叶片尖部是叶片的末端部分,它通常与相邻叶片的尖部形成间隙,以减小气体泄漏和提高叶片的效率。
叶片尖部通常采用特殊的设计和制造工艺,以提高其耐磨损和耐高温性能。
三、叶片工作原理发动机涡轮叶片通过叶片的结构和气流的作用,实现动能转换和力的传递。
1. 动能转换当高温高压气体进入叶片内部时,气体将受到叶片弯曲形状的影响,产生压力差和动能转换。
气体在叶片内部流动时,受到叶片曲率的作用,气体的动能逐渐转化为叶片的转动动能。
叶片身的空心结构和叶片尖部的设计,能够有效地改变气体流动的方向和速度,从而提高叶片的转动效率。
2. 力的传递当气体流动通过叶片时,气体对叶片施加了一个压力力和一个剪切力。
压力力使叶片产生向外的径向力,而剪切力使叶片产生切向力。
这两个力共同作用下,使叶片产生转动力矩,推动涡轮旋转。
叶片根部的连接方式和材料的选择,能够使叶片能够承受来自气体的力和转动力矩,并将其传递给涡轮盘。
四、总结发动机涡轮叶片是发动机中至关重要的部件,其内部结构和工作原理决定了发动机的性能和效率。
叶片的结构包括叶片根部、叶片身和叶片尖部,每个部分都有特定的功能和要求。
航空发动机叶片技术指标

航空发动机叶片技术指标航空发动机叶片是发动机中不可或缺的重要组成部分,它们扮演着关键的角色,直接影响着发动机的性能和效率。
在追求更高的推力、更低的燃油消耗和更少的噪音排放的同时,航空发动机叶片技术也在不断地发展和创新。
叶片的材料选择是影响叶片性能的重要因素之一。
目前常用的材料有镍基合金、钛合金等。
镍基合金具有良好的高温强度和耐腐蚀性能,适用于高温高压的工作环境,而钛合金则具有较低的密度和较高的强度,适用于需要减轻叶片重量的场合。
另外,随着纳米技术的发展,纳米复合材料也被广泛研究和应用,以提高叶片的力学性能和耐热性。
叶片的气动设计也至关重要。
叶片的气动外形和轮毂结构需要经过精确的计算和优化,以确保叶片在高速气流中具有良好的流动特性和飞行稳定性。
边界层控制和激波控制技术的应用可以减小叶片表面的湍流和压力损失,提高叶片的气动效率。
此外,叶片的阻力和升力的平衡也需要被充分考虑,以确保叶片在不同工况下都有良好的性能表现。
叶片的制造工艺和加工精度也对叶片性能产生重要影响。
高精度的叶片制造可以确保叶片的几何尺寸和表面质量符合设计要求,从而减小气动损失和振动噪声。
先进的制造技术,如激光熔覆、电化学加工等,可以提高叶片的表面质量和耐热性,延长叶片的使用寿命。
叶片的结构强度和振动特性也需要被充分考虑。
叶片在高速旋转和高温环境下会承受巨大的离心力和热应力,因此需要具有足够的强度和刚度来抵御这些力的作用。
同时,叶片的振动特性也需要被控制在一定范围内,以防止共振或失稳现象的发生。
航空发动机叶片技术指标包括材料选择、气动设计、制造工艺、结构强度和振动特性等多个方面。
在不断追求发动机性能和效率提升的同时,航空发动机叶片技术也在不断创新和改进,以满足航空工业的需求。
发动机叶片尺寸标注

发动机叶片尺寸标注1. 引言发动机叶片是发动机的关键组成部分之一,其尺寸标注对于发动机的设计、制造和维护非常重要。
本文将详细介绍发动机叶片尺寸标注的相关知识和要求,包括标注方法、标注内容和标注规范等。
2. 标注方法发动机叶片尺寸标注的方法主要有两种:直接标注和间接标注。
2.1 直接标注直接标注是指将叶片上的尺寸直接标注在叶片上。
这种方法适用于尺寸较大、形状规则的叶片。
标注时需要注意以下几点:•标注线应与叶片表面平行,标注字体清晰、规整;•标注位置应选在叶片的显著部位,不影响叶片的结构和功能;•标注线和标注字体应与叶片材料对比度明显,易于辨认。
2.2 间接标注间接标注是指通过叶片上的其他特征标注尺寸。
这种方法适用于尺寸较小、形状复杂的叶片。
标注时需要注意以下几点:•标注特征应与叶片尺寸有明确的关联,能够准确表达尺寸信息;•标注线和标注字体应与叶片特征对比度明显,易于辨认;•标注位置应选在叶片的显著部位,不影响叶片的结构和功能。
3. 标注内容发动机叶片尺寸标注的内容主要包括以下几个方面:长度、宽度、厚度、角度和曲率等。
3.1 长度叶片的长度是指叶片的整体长度。
标注时应选取叶片的起点和终点,并在叶片的中间位置进行标注。
长度标注应采用直线标注方法,标注线应与叶片表面平行。
3.2 宽度叶片的宽度是指叶片的最大宽度。
标注时应选取叶片的最宽处进行标注。
宽度标注应采用直线标注方法,标注线应与叶片表面平行。
3.3 厚度叶片的厚度是指叶片的最大厚度。
标注时应选取叶片的最厚处进行标注。
厚度标注应采用直线标注方法,标注线应与叶片表面平行。
3.4 角度叶片的角度是指叶片与某一基准面之间的夹角。
标注时应选取叶片的显著特征进行标注,如叶片的尖端或根部。
角度标注应采用角度符号标注方法。
3.5 曲率叶片的曲率是指叶片曲线的曲率半径。
标注时应选取叶片曲线上的几个显著点进行标注。
曲率标注应采用曲率符号标注方法。
4. 标注规范发动机叶片尺寸标注应遵循以下规范:•标注线和标注字体应清晰、规整,字体大小应适中;•标注线和标注字体应与叶片材料对比度明显,易于辨认;•标注线应与叶片表面平行,标注字体应与标注线垂直;•标注位置应选在叶片的显著部位,不影响叶片的结构和功能;•标注内容应准确、完整,不应缺漏;•标注符号应与国际标准符号一致。
发动机叶片材料

发动机叶片材料发动机叶片作为发动机的重要部件,其材料的选择对发动机的性能和效率有着重要的影响。
目前,发动机叶片的材料主要包括镍基合金、钛合金和陶瓷复合材料等。
不同材料具有不同的特性和适用范围,本文将对这几种常见的发动机叶片材料进行介绍和分析。
首先,镍基合金是目前应用最为广泛的发动机叶片材料之一。
镍基合金具有优异的高温强度和抗氧化性能,能够在高温高压的环境下保持稳定的性能。
因此,在航空发动机等需要高温高压工作环境的领域,镍基合金是首选的材料之一。
此外,镍基合金还具有良好的抗腐蚀性能和疲劳寿命,能够满足发动机长时间高速运转的要求。
其次,钛合金作为一种轻质高强度材料,也被广泛应用于发动机叶片的制造中。
钛合金具有优异的机械性能和耐热性能,能够在高温高速的工作环境下保持稳定的性能。
同时,钛合金还具有较好的加工性能和成型性能,能够满足复杂叶片的制造需求。
因此,在一些对发动机重量和燃油效率要求较高的领域,钛合金叶片得到了广泛的应用。
最后,陶瓷复合材料是近年来发展较快的一种发动机叶片材料。
陶瓷复合材料具有极高的抗热性和抗氧化性能,能够在极端的高温高压环境下保持稳定的性能。
同时,陶瓷复合材料还具有极低的密度和良好的耐磨性能,能够有效减轻叶片的重量并提高其使用寿命。
因此,在一些对发动机性能和效率要求极高的领域,如航空航天领域,陶瓷复合材料叶片正逐渐得到广泛的应用。
综上所述,发动机叶片材料的选择对发动机的性能和效率有着重要的影响。
不同材料具有不同的特性和适用范围,合理选择适合的材料对于提高发动机的性能和效率至关重要。
随着材料科学的不断发展和进步,相信未来将会有更多新型材料应用于发动机叶片的制造中,为发动机的发展注入新的活力。
飞机发动机叶片冷却技术研究

飞机发动机叶片冷却技术研究随着航空业的飞速发展,飞机是现代人出行的重要交通工具之一。
而飞机的发动机则被认为是飞机的心脏,其工作性能直接关系到飞机的安全与效率。
而发动机叶片的冷却技术则是保障飞机发动机正常运转的重要因素之一。
发动机叶片是发动机中最关键的组成部分之一,其主要作用是将高温高压的气体转化为动力。
然而,由于发动机在工作过程中需要经受高温和高压的环境,而且叶片本身也会因摩擦而产生热量,这使得叶片容易受到损坏。
因此,发动机叶片冷却技术的研究和应用显得尤为重要。
发动机叶片冷却技术的研究主要包括内部冷却和外部冷却两个方面。
内部冷却主要是通过向叶片内部注入冷却介质,如冷气或燃料,来减少叶片的工作温度。
而外部冷却则是通过向叶片表面喷洒冷却介质,如润滑油或冷却水,来减少叶片表面的热量。
在发动机叶片冷却技术的研究中,内部冷却被认为是目前最为先进和有效的方法之一。
不仅能够使叶片工作温度降低,还可以提高叶片的强度和耐久性。
目前,常见的内部冷却方式包括多孔材料、涂层冷却和冷气膨胀等技术。
多孔材料冷却技术是将多孔材料嵌入叶片内部,通过注入冷气或燃料来进行冷却。
这种冷却方式具有冷却效果好、防止热应力集中等优点,但材料成本较高且制造难度大。
涂层冷却技术是通过在叶片表面涂覆特殊的陶瓷材料来进行冷却。
这种冷却方式可以有效减少叶片表面的热量,提高叶片的耐久性和工作效率。
然而,涂层材料的制备和施工需要高精密度的工艺,增加了制造成本和难度。
冷气膨胀技术是通过在叶片内部注入冷气,利用冷气膨胀时的吸热作用来实现冷却效果。
这种冷却方式具有操作简单、成本低廉等优点,但需要花费一定的能源来进行冷却。
除了内部冷却技术,外部冷却技术也是飞机发动机叶片冷却领域的一项重要研究内容。
外部冷却技术主要包括喷洒冷却和冷却通道两个方面。
喷洒冷却技术是通过向叶片表面喷洒冷却介质来降低叶片表面的温度。
这种冷却方式具有冷却效果好、操作方便等优点,但也存在着冷却剂的耗费和环境污染等问题。
飞机发动机叶片材料

飞机发动机叶片材料
飞机发动机叶片是发动机中的重要部件,其材料选择直接影响到发动机的性能和可靠性。
目前,飞机发动机叶片材料主要包括镍基高温合金、钛合金和复合材料三种类型。
本文将对这三种材料进行介绍和比较。
首先,镍基高温合金是目前飞机发动机叶片最常用的材料之一。
镍基高温合金具有优异的高温强度、抗氧化性能和耐腐蚀性能,能够满足发动机在高温、高压、腐蚀等恶劣环境下的工作要求。
因此,镍基高温合金在现代航空发动机中得到了广泛的应用,成为了发动机叶片的主要材料之一。
其次,钛合金也是一种常用的飞机发动机叶片材料。
钛合金具有优异的强度重量比和抗腐蚀性能,能够满足发动机叶片在高速、高温、高压等极端工况下的使用要求。
与镍基高温合金相比,钛合金具有更轻的重量和更好的加工性能,因此在一些要求重量轻、结构复杂的叶片上得到了广泛的应用。
最后,复合材料作为一种新型的飞机发动机叶片材料,具有重量轻、强度高、抗疲劳性能好等优点,能够满足发动机叶片在高温、高压、高速等极端工况下的使用要求。
此外,复合材料还具有良好的设计自由度,能够实现更复杂的叶片结构和更优异的气动性能,因此在一些高端发动机上得到了广泛的应用。
综上所述,飞机发动机叶片材料主要包括镍基高温合金、钛合金和复合材料三种类型。
不同材料具有各自的优点和适用范围,发动机设计人员需要根据具体的工程要求和性能需求,合理选择适用的叶片材料。
随着材料科学和制造技术的不断进步,相信飞机发动机叶片材料将会迎来更多的创新和突破,为航空发动机的发展注入新的活力。
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风扇叶片是涡扇发动机最具代表性的重要零件,涡扇发动机的性能与它的发展密切相关。
初期的风扇叶片材料为钛合金,具有实心、窄弦、带阻尼凸台结构。
现今,风扇叶片在材料、结构方面已改进许多。
为了增强刚性,防止振动或颤振,提高风扇叶片的气动效率,用宽弦结构代表了窄弦、带阻尼凸台结构;为了减轻重量,用夹芯或空心结构取代了实心结构;为了增大流量比,提高大推力涡扇发动机推进效率,风扇转子直径已增大到了3 242 mm,风扇叶尖速度已高达457 m/s。
而这些材料新、叶身长、叶弦宽、结构复杂的风扇叶片的成形工艺是非常复杂的。
因此,风扇叶片的成形工艺始终是涡扇发动机的关键制造技术之一。
1早期风扇叶片
早期风扇叶片为大尺寸实心结构,为防止共振及颤振,它的叶身中部常带有一个阻尼凸台(又称减振凸台)。
所有叶片的凸台连成一环状,既增强了刚性又改变了叶片固有频率,减小了叶根弯曲和扭转应力。
阻尼凸台接合面喷涂有耐磨合金,当叶片振动时,接合面相互摩擦可起阻尼作用。
阻尼凸台一般位于距叶根约整个叶片长度的50%~70%处。
阻尼凸台的存在带来一系列问题,如:由于它的存在及它与叶身连接处的局部加厚,使流道面积减少约2%,使空气流量降低,造成气流压力损失,使压气机效率下降,发动机耗油率增加;增加了叶身重量,使叶片离心力负荷加大;使叶片制造工艺更加复杂。
在有些风扇叶片上,为了增强抗外物撞击损伤能力,叶身上除了阻尼凸台以外,还有较厚的加强筋。
CFM56-3和CFM56-5发动机风扇转子直径约1 700 mm,风扇叶片长约600 mm,由整体钛合金锻件经机械加工而成。
风扇叶片毛坯先镦锻出叶根和阻尼凸台,经预锻成形,再精锻、切边。
叶身成形可用数控铣、数控仿形磨、电解加工和抛光等工艺。
随着叶片批量生产的增加,应尽量采用精锻法生产出钛合金风扇叶片的锻坯,以提高材料的利用率,减少机械加工工作量和提高风扇叶片的使用寿命。
但生产这样大的风扇叶片精锻毛坯,需要使用昂贵的高精度的万吨级机械压力机或螺旋压力机,所需模具的尺寸大、精度也高。
因此,精锻工序的成本很高。
4钛合金宽弦无凸台空心风扇叶片5高韧性环氧复合材料风扇叶片
2第一代宽弦无凸台风扇叶片
针对早期风扇叶片存在的缺点,英国罗*罗公司80年代首先研制成功了面板夹蜂窝芯组成的宽弦无凸台风扇叶片,即第一代宽弦无凸台风扇叶片,并在RB211-535E和V2500等发动机上应用。
叶片弦长比原来增加40%左右,由于刚性增强,因而取消了凸台。
第一代宽弦无凸台风扇叶片具有以下优点:采用宽弦叶片后,转子叶片数量减少了1/3,转子重量一般可减轻10%~30%;蜂窝芯结构还可改善叶片的减振特性;与带阻尼凸台的窄弦风扇叶片相比,叶栅通道面积加大,喘振裕度变宽,级效率提高,寿命增加。
第一代宽弦无凸台风扇叶片制造的主要工序如图1所示。
叶背、叶盆面板用钛合金(Ti-6Al-4V)热轧板材,经精锻或等温锻成形。
化铣除去污染层,并将面板腐蚀成设计要求的气动外形和相应的内腔。
夹芯蜂窝块用钛合金箔板辊压成波纹板,再用电阻焊焊接而成,然后将两面板和夹芯蜂窝块采用活性扩散焊将其焊成整体结构。
叶片的外型面还要
在数控铣床上精加工。
经破坏性试验证明,活性扩散连接性能很好,连接处从未开裂。
风扇叶片投入使用前,还经过了严格的投鸟考核试验。
V2500发动机在使用中曾遭受多次巨鸟的撞击事件,发动机仍然安全无恙,这充分证明了这种风扇叶片的结构设计和制造技术是非常成功的。
图1第一代宽弦无凸台风扇叶片的主要制造工序
Fig.1Main process for the
first generationwide chord lobe_free fan blade
3第二代宽弦无凸台风扇叶片
用超塑成形/扩散连接组合工艺制成的风扇叶片,即罗.罗公司的第二代宽弦无凸台风扇叶片,它的芯部用建筑物上常用的三角形桁架结构取代了第一代宽弦无凸台风扇叶片的蜂窝芯板。
这种三角形桁架结构不仅轻,而且能参与承力,每片叶片重量比蜂窝芯风扇叶片少15%。
这种风扇叶片已用于A330和波音777飞机的遄达发动机上。
该发动机风扇转子直径为2 794 mm,风扇叶片速度为457 m/s,每个叶片重9 kg,气动设计和制造技术均处于当今世界先进水平。
第二代宽弦无凸台风扇叶片采用三层板超塑成形/扩散连接组合成形工艺,其工艺过程见图2。
首先在中间芯板上按一定图形喷涂止焊剂。
其次将芯板与两层面板用氩弧焊焊接缝边(留有进气口),将焊好的三层板放入叶片型面的模具内,连同模具一起放入带有加热系统的压气机内。
当加热至超塑成形/扩散连接温度(钛合金为920 ℃)时,向模内吹入一定压力的氩气(1.5~2
MPa),然后保温、保压,使三层板在各预定部位和周边(无止焊剂部位)进行扩散连接。
连接完成后,再向三层板内吹入一定压力的氩气进行超塑成形,两层面板在超塑状态下进行拉伸和扭曲变形,中间芯板延展变形,形成格形结构。
在向三层板内吹入氩气时,模内氩气应逐渐排出。
板材完全贴模成形后,随炉冷却。
最后取出叶片进行表面化铣,数控加工叶根、叶型边缘,经终检后得到成品。
图2第二代宽弦无凸台风扇叶片的制造工艺过程
Fig.2Process of the second generation
wide chord lobe_free fan blade
美国普惠公司在制造钛合金宽弦无凸台空心风扇叶片时,采用了超塑成形/扩散连接工艺。
其制造过程如图3所示。
叶身由机械加工铣削成带肋的两半片对称的扁平叶身,将两半叶身在平板状态下放入模具内,用扩散连接方法将两半扁平叶身面对面焊成一体,再用超塑成形工艺使叶片成形。
成形过程分成两步:第1步先将叶片毛坯放在一个形状与叶
片成品相似的夹具内,并将它放入真空炉内加热至超塑状态,毛坯在重力作用下附在夹具上,使叶片扭度达到要求值的90%;第2步再将叶片放入最终成形模内,向叶片内吹入一定压力的氩气,在超塑状态下,使叶片100%贴模。
最后取出成形的叶片,数控加工叶根。
图3钛合金宽弦无凸台空心风扇叶片的制造工艺过程
Fig.3Process of Ti alloy wide chord
lobe-free hollow fan blade
美国通用电气公司在GE90发动机上,用高韧性环氧树脂复合材料代替钛合金制成了当今世界上最大的风扇叶片。
该风扇叶高1.1 m,弦长0.61 m,风扇转子直径3 242 mm,风扇叶尖速度360~390
m/s。
设计和制造这种风扇叶片是冒很大技术风险的。
为提高叶片抗分层性能和抗剪强度,通用电气公司发展了一种称之为大力神8551-7/IM7的增韧环氧/石墨纤维。
在环氧中加入卡芙拉(kevlar)微粒。
用模压成形法制造树脂基复合材料风扇叶片的工艺过程如下:首先用模板法或冲模法截取各个铺层,由于每个铺层尺寸大小不一,可用计算机放样技术来确定它的尺寸。
再将不同铺层以一定顺序装在模具上,按给定工艺参数进行固化。
脱模后对叶片进行加工、去毛刺、修整和钻孔,按顺序在叶片前缘铺上胶膜、丝网和装配完金属保护板后,在一定工艺条件下加热、加压固化。
最后脱模修整后,对叶片表面进行喷砂处理,打底漆,并涂上0.2~0.25 mm厚的聚氨酯涂料,待其干燥固化后,即得到带有前缘保护的实心复合材料叶片。
用高韧环氧复合材料制造的风扇叶片比钛合金夹芯结构的风扇叶片轻3 184 g。
在抗振特别是抗颤振性能方面也优于钛合金,抗鸟击能力和低噪音指标也获得适航当局的合格批准。
装高韧环氧复合材料风扇叶片的GE90发动机已装于波音777飞机,并在1995年投入航线运营使用
6金属基复合材料风扇叶片
美国普惠公司正在研制连续碳化硅纤维增强的钛基复合材料风扇叶片。
这种用超塑成形/扩散连接工艺制成的重量轻、刚性好、耐撞击破坏强度高的空心风扇叶片可使发动机风扇级再减重约14%。
金属基复合材料风扇叶片的制造过程如下:首先将碳化硅纤维(SCS-6)和钛合金(Ti-6Al-4V)制成钛面板,经X射线、超声波、金相和尺寸检查合格后将它加工成楔形板,再用超塑成形/扩散连接工艺将它制成成形板;然后对成形板进行尺寸和无损检测,以确保金属基复合材料有效连接和成形、内部无缺陷、表面无裂纹、增强纤维无任何变化,并保证蒙皮与芯板的连接缝、扩散连接面的连接质量;最后将检查合格的成形板,按风扇叶片尺寸要求制成叠板组件,用超塑成形/扩散连接工艺成形。
叶片蒙皮厚度从根部到叶尖递减。
蒙皮的制造方法是将单向排列的SCS-6纤维与钛交织成织物(用钛箔控制纤维间隔)按照厚度要求确定蒙皮层数,最后在热等静压罐内扩散结合。