復合物翼形件金屬補片的制作方法
【專利說明】復合物翼形件金屬補片
相關申請的交叉引用
[0001 ]本PCT實用申請主張對具有美國專利申請編號61/828，275的標題為〃復合物翼形件金屬補片〃且具有2013年5月29日的提交日期的當前未決臨時申請的優(yōu)先權和來自其的益處，通過引用將其全部并入本文。
技術領域
[0002]本實施例大體涉及燃氣渦輪發(fā)動機。更具體地，但是不借助于限制，本實施例涉及具有定位在翼形件脛部和楔形榫頭中的一者或兩者上的金屬補片結構的復合物翼形件。
【背景技術】
[0003]典型的燃氣渦輪發(fā)動機通常擁有前端部和后端部，其中，其數個芯部或推進構件軸向地定位在它們之間?？諝馊肟诨蜻M口定位于發(fā)動機的前端部處。朝向后端部移動，按順序，入口后跟隨有:壓縮機、燃燒室以及渦輪。本領域技術人員將易于理解，附加構件也可包括在發(fā)動機中，例如低壓與高壓壓縮機，和低壓與高壓渦輪。但是，這不是詳盡的列表。
[0004]壓縮機和渦輪通常包括在級中軸向地堆疊的成組翼形件。每個級包括一組周向分開的定子靜葉和一組圍繞渦輪發(fā)動機的中心軸或軸線旋轉的轉子葉片。渦輪發(fā)動機可包括許多通常稱為靜葉的靜止翼形件的級，其在通常稱為葉片的旋轉翼形件之間在發(fā)動機軸向方向上占據空間。多級低壓渦輪跟隨兩級高壓渦輪并且典型地通過第二軸連接至風扇，該風扇配置為在用于在飛行中對飛行器供能的典型的渦輪風扇飛行器發(fā)動機結構中的壓縮機的上游。
[0005]發(fā)動機還典型地具有內部軸，其沿著發(fā)動機的中心縱軸線軸向地布置。內部軸連接至渦輪和空氣壓縮機兩者，使得渦輪向空氣壓縮機提供旋轉輸入來驅動壓縮機葉片。第一和第二轉子盤通過相對應的用于在運行期間對壓縮機供能的轉子軸結合至壓縮機。
[0006]在操作中，空氣在壓縮機中被加壓并且在燃燒器中與燃料混合以用于產生向下游流動穿過渦輪級的熱燃燒氣體。渦輪級從燃燒氣體取出能量。高壓渦輪首先接受來自燃燒器的熱燃燒氣體并包括定子噴嘴組件，其引導燃燒氣體向下游穿過從支撐轉子盤徑向向外延伸的一組高壓渦輪轉子葉片。定子噴嘴以在相鄰的下游渦輪葉片處最大抽取的方式轉動熱燃燒氣體。在二級渦輪中，第二級定子噴嘴組件定位在第一級葉片的下游，該第一級葉片依次跟隨有從第二支撐轉子盤徑向向外延伸的一組第二級轉子葉片。渦輪將燃燒氣體能轉化為機械能。
[0007]由于燃燒氣體流動路徑的極端溫度和操作參數，渦輪機和壓縮機兩者中的定子葉片和轉動葉片可變?yōu)樵跇O端機械和熱負載下而遭受高應力。此外，燃氣渦輪發(fā)動機通常包括提供推力的渦扇。這些渦扇還利用翼形件來引起從發(fā)動機的前端部朝向發(fā)動機的后端的空氣移動，并且由于操作溫度而可由輕質的復合物物形成。
[0008]提高渦輪發(fā)動機的性能的一個已知手段為增大發(fā)動機的操作溫度，這允許更熱的燃燒氣體和增加的能量提取。此外，外來物質偶爾隨著空氣流經過這些部件。然而燃氣渦輪發(fā)動機的一個競爭目標是通過在發(fā)動機中的部件的重量減輕來改善性能。發(fā)動機部件的降低重量的一個手段在于通過使用復合物材料減輕重量。
[0009]燃氣渦輪發(fā)動機的一個期望的特征或設計在于改善翼形件結構的性能。這可以包括使用復合物材料的多種方式發(fā)生。但是，在穩(wěn)態(tài)條件下翼形件通常經受大的離心負載。在楔形榫頭的上端和脛部下端處的應力集中通常是復合物葉片壽命和持久性的限制因素。
[0010]如可通過前述看出，將期望克服燃氣渦輪發(fā)動機構件的這些和其它缺點。更具體地，將期望通過減少應力集中并改善抗疲勞性克服這些缺點來改善翼形件的壽命和耐久性。
[0011]包括在本文中提到的任何標號和其任何描述或討論的在說明書的該背景部分中包括的信息被包括，來僅僅用于技術參考目的，并且不被看作本發(fā)明的范圍將被界定的相關的主題。

【發(fā)明內容】

[0012]根據本實施例的方面，復合物翼形件在翼形件脛部或楔形榫頭中的至少一者上設有金屬補片。復合物翼形件可以使用在燃氣渦輪發(fā)動機內的不同位置處。
[0013]復合物翼形件包括前緣和后緣、在前緣和后緣之間延伸的壓力側和吸入側、翼形件的徑向外端處的頂端、翼形件的徑向內端處的脛部、連接到脛部的楔形榫頭以及布置在楔形榫頭和脛部之間的金屬補片。
[0014]可選地，復合物翼形件還包括布置在楔形榫頭和盤之間的墊片。復合物翼形件還包括布置在墊片和楔形榫頭之間的耐磨襯條。耐磨襯條可布置在楔形榫頭的組合部上或者耐磨襯條布置在金屬補片上。金屬補片可包括在吸入側上的第一金屬補片和在壓力側上的第二金屬補片。金屬補片可位于楔形榫頭和脛部之間的過渡區(qū)域內。金屬補片可以是等厚的或可變厚度的。金屬補片可以是鈦合金。翼形件可以是風扇葉片、渦輪機葉片或壓縮機葉片。金屬補片可粘結到楔形榫頭。墊片可以由單一材料或兩種材料形成并且具有軟側或者硬側。
[0015]提供
【發(fā)明內容】
是為了以簡化形式介紹方案的選擇，這進一步在下面的詳細說明中進行說明。該
【發(fā)明內容】
不打算確定權利要求主題的關鍵特征或基本特征，也不是用于限定要求主題的范圍。上面略書的所有特征將僅被理解為示范性的并且本發(fā)明更多的特征和目標將可以從本公開中收集，應該理解，在沒有進一步閱讀包括在此的整個說明書、權利要求和附圖的情況下，該
【發(fā)明內容】
沒有限制解釋。本發(fā)明的特征、細節(jié)、實用性以及優(yōu)點的更廣泛介紹將在下列撰寫的本發(fā)明的不同實施例的描述中提供，結合附圖進行闡述，并且由附加權利要求限定。
【附圖說明】
[0016]這些示例性實施例的上述和其它特征與優(yōu)點以及獲得它們的方式將變得更顯而易見，并且通過參考結合附圖的實施例的下列說明，帶有金屬補片的復合物翼形件將被更好地理解，其中:
[0017]圖1是用于飛行器的燃氣渦輪發(fā)動機的示意側視剖視圖；
[0018]圖2是風扇盤和分解的翼形件的軸測圖；
[0019]圖3是帶有金屬補片的翼形件和轉子盤組件的軸測圖；
[0020]圖4是帶有圖3的金屬補片的示例性翼形件的剖視圖；
[0021]圖5是帶有金屬補片的翼形件的第二實施例的剖視圖；以及，
[0022]圖6是帶有金屬補片的翼形件的第三實施例的剖視圖。
【具體實施方式】
[0023]現(xiàn)在將詳細地參照在附圖中示出一個或更多個實例的提供的實施例。以說明而不是對公開實施例的限制的方式提供各個實例。事實上，在本發(fā)明中可進行各種更改和變化而不脫離本公開的精神和范疇這點對于本領域專業(yè)人員是顯而易見的。例如，示出或描述作為一個實施例的部分的特征可用于在其他的實施例內以仍產生進一步地實施例。因此，本發(fā)明不意圖覆蓋這種在所附權利要求的范圍內的更改和變化，以及它們的等同物。
[0024]參見圖1-6，復合物翼形件的各種實施例繪出為帶有金屬補片。復合物翼形件可用于燃氣渦輪發(fā)動機的不同位置處，包括但不限于:風扇、壓縮機以及渦輪、葉片和靜葉兩者。金屬補片可以與墊片一起使用，并且可選地在補片和墊片之間帶有磨損條帶。金屬條或補片定位于關鍵的應力集中位置并且通過重新分布負載并降低拉伸應力來減小應力集中水平。結果，金屬補片將改善風扇葉片的疲勞壽命。
[0025]如在本文中所使用的，用語“軸向”或“軸向地”意指沿著發(fā)動機的縱向軸線的尺寸。結合“軸向”或“軸向地”使用的用語“向前”意指在朝向發(fā)動機入口、或與另一構件相比相對更接近發(fā)動機入口的構件的方向上移