复合物翼形件金属补片的制作方法
【专利说明】复合物翼形件金属补片
相关申请的交叉引用
[0001 ]本PCT实用申请主张对具有美国专利申请编号61/828，275的标题为〃复合物翼形件金属补片〃且具有2013年5月29日的提交日期的当前未决临时申请的优先权和来自其的益处，通过引用将其全部并入本文。
技术领域
[0002]本实施例大体涉及燃气涡轮发动机。更具体地，但是不借助于限制，本实施例涉及具有定位在翼形件胫部和楔形榫头中的一者或两者上的金属补片结构的复合物翼形件。
【背景技术】
[0003]典型的燃气涡轮发动机通常拥有前端部和后端部，其中，其数个芯部或推进构件轴向地定位在它们之间。空气入口或进口定位于发动机的前端部处。朝向后端部移动，按顺序，入口后跟随有:压缩机、燃烧室以及涡轮。本领域技术人员将易于理解，附加构件也可包括在发动机中，例如低压与高压压缩机，和低压与高压涡轮。但是，这不是详尽的列表。
[0004]压缩机和涡轮通常包括在级中轴向地堆叠的成组翼形件。每个级包括一组周向分开的定子静叶和一组围绕涡轮发动机的中心轴或轴线旋转的转子叶片。涡轮发动机可包括许多通常称为静叶的静止翼形件的级，其在通常称为叶片的旋转翼形件之间在发动机轴向方向上占据空间。多级低压涡轮跟随两级高压涡轮并且典型地通过第二轴连接至风扇，该风扇配置为在用于在飞行中对飞行器供能的典型的涡轮风扇飞行器发动机结构中的压缩机的上游。
[0005]发动机还典型地具有内部轴，其沿着发动机的中心纵轴线轴向地布置。内部轴连接至涡轮和空气压缩机两者，使得涡轮向空气压缩机提供旋转输入来驱动压缩机叶片。第一和第二转子盘通过相对应的用于在运行期间对压缩机供能的转子轴结合至压缩机。
[0006]在操作中，空气在压缩机中被加压并且在燃烧器中与燃料混合以用于产生向下游流动穿过涡轮级的热燃烧气体。涡轮级从燃烧气体取出能量。高压涡轮首先接受来自燃烧器的热燃烧气体并包括定子喷嘴组件，其引导燃烧气体向下游穿过从支撑转子盘径向向外延伸的一组高压涡轮转子叶片。定子喷嘴以在相邻的下游涡轮叶片处最大抽取的方式转动热燃烧气体。在二级涡轮中，第二级定子喷嘴组件定位在第一级叶片的下游，该第一级叶片依次跟随有从第二支撑转子盘径向向外延伸的一组第二级转子叶片。涡轮将燃烧气体能转化为机械能。
[0007]由于燃烧气体流动路径的极端温度和操作参数，涡轮机和压缩机两者中的定子叶片和转动叶片可变为在极端机械和热负载下而遭受高应力。此外，燃气涡轮发动机通常包括提供推力的涡扇。这些涡扇还利用翼形件来引起从发动机的前端部朝向发动机的后端的空气移动，并且由于操作温度而可由轻质的复合物物形成。
[0008]提高涡轮发动机的性能的一个已知手段为增大发动机的操作温度，这允许更热的燃烧气体和增加的能量提取。此外，外来物质偶尔随着空气流经过这些部件。然而燃气涡轮发动机的一个竞争目标是通过在发动机中的部件的重量减轻来改善性能。发动机部件的降低重量的一个手段在于通过使用复合物材料减轻重量。
[0009]燃气涡轮发动机的一个期望的特征或设计在于改善翼形件结构的性能。这可以包括使用复合物材料的多种方式发生。但是，在稳态条件下翼形件通常经受大的离心负载。在楔形榫头的上端和胫部下端处的应力集中通常是复合物叶片寿命和持久性的限制因素。
[0010]如可通过前述看出，将期望克服燃气涡轮发动机构件的这些和其它缺点。更具体地，将期望通过减少应力集中并改善抗疲劳性克服这些缺点来改善翼形件的寿命和耐久性。
[0011]包括在本文中提到的任何标号和其任何描述或讨论的在说明书的该背景部分中包括的信息被包括，来仅仅用于技术参考目的，并且不被看作本发明的范围将被界定的相关的主题。
【发明内容】
[0012]根据本实施例的方面，复合物翼形件在翼形件胫部或楔形榫头中的至少一者上设有金属补片。复合物翼形件可以使用在燃气涡轮发动机内的不同位置处。
[0013]复合物翼形件包括前缘和后缘、在前缘和后缘之间延伸的压力侧和吸入侧、翼形件的径向外端处的顶端、翼形件的径向内端处的胫部、连接到胫部的楔形榫头以及布置在楔形榫头和胫部之间的金属补片。
[0014]可选地，复合物翼形件还包括布置在楔形榫头和盘之间的垫片。复合物翼形件还包括布置在垫片和楔形榫头之间的耐磨衬条。耐磨衬条可布置在楔形榫头的组合部上或者耐磨衬条布置在金属补片上。金属补片可包括在吸入侧上的第一金属补片和在压力侧上的第二金属补片。金属补片可位于楔形榫头和胫部之间的过渡区域内。金属补片可以是等厚的或可变厚度的。金属补片可以是钛合金。翼形件可以是风扇叶片、涡轮机叶片或压缩机叶片。金属补片可粘结到楔形榫头。垫片可以由单一材料或两种材料形成并且具有软侧或者硬侧。
[0015]提供
【发明内容】
是为了以简化形式介绍方案的选择，这进一步在下面的详细说明中进行说明。该
【发明内容】
不打算确定权利要求主题的关键特征或基本特征，也不是用于限定要求主题的范围。上面略书的所有特征将仅被理解为示范性的并且本发明更多的特征和目标将可以从本公开中收集，应该理解，在没有进一步阅读包括在此的整个说明书、权利要求和附图的情况下，该
【发明内容】
没有限制解释。本发明的特征、细节、实用性以及优点的更广泛介绍将在下列撰写的本发明的不同实施例的描述中提供，结合附图进行阐述，并且由附加权利要求限定。
【附图说明】
[0016]这些示例性实施例的上述和其它特征与优点以及获得它们的方式将变得更显而易见，并且通过参考结合附图的实施例的下列说明，带有金属补片的复合物翼形件将被更好地理解，其中:
[0017]图1是用于飞行器的燃气涡轮发动机的示意侧视剖视图；
[0018]图2是风扇盘和分解的翼形件的轴测图；
[0019]图3是带有金属补片的翼形件和转子盘组件的轴测图；
[0020]图4是带有图3的金属补片的示例性翼形件的剖视图；
[0021]图5是带有金属补片的翼形件的第二实施例的剖视图；以及，
[0022]图6是带有金属补片的翼形件的第三实施例的剖视图。
【具体实施方式】
[0023]现在将详细地参照在附图中示出一个或更多个实例的提供的实施例。以说明而不是对公开实施例的限制的方式提供各个实例。事实上，在本发明中可进行各种更改和变化而不脱离本公开的精神和范畴这点对于本领域专业人员是显而易见的。例如，示出或描述作为一个实施例的部分的特征可用于在其他的实施例内以仍产生进一步地实施例。因此，本发明不意图覆盖这种在所附权利要求的范围内的更改和变化，以及它们的等同物。
[0024]参见图1-6，复合物翼形件的各种实施例绘出为带有金属补片。复合物翼形件可用于燃气涡轮发动机的不同位置处，包括但不限于:风扇、压缩机以及涡轮、叶片和静叶两者。金属补片可以与垫片一起使用，并且可选地在补片和垫片之间带有磨损条带。金属条或补片定位于关键的应力集中位置并且通过重新分布负载并降低拉伸应力来减小应力集中水平。结果，金属补片将改善风扇叶片的疲劳寿命。
[0025]如在本文中所使用的，用语“轴向”或“轴向地”意指沿着发动机的纵向轴线的尺寸。结合“轴向”或“轴向地”使用的用语“向前”意指在朝向发动机入口、或与另一构件相比相对更接近发动机入口的构件的方向上移