用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的低半徑比風(fēng)扇的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，并且更具體地涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的風(fēng)扇葉片。
【背景技術(shù)】
[0002]用于在飛行中驅(qū)動飛行器的渦輪風(fēng)扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動機典型地包括串聯(lián)地流體連接的:風(fēng)扇組件、低壓壓縮機或“增壓機”、高壓壓縮機、燃燒器、高壓渦輪、和低壓渦輪。燃燒器生成燃燒氣體，該燃燒氣體被接連地引導(dǎo)至高壓渦輪，在此它們膨脹來驅(qū)動高壓渦輪，且然后被引導(dǎo)至低壓渦輪，在此它們進一步膨脹來驅(qū)動低壓渦輪。高壓渦輪經(jīng)由第一轉(zhuǎn)子軸驅(qū)動地連接至高壓壓縮機，并且低壓渦輪經(jīng)由第二轉(zhuǎn)子軸驅(qū)動地連接至風(fēng)扇組件和增壓機二者。
[0003]風(fēng)扇組件包括從轉(zhuǎn)子盤或轂徑向地向外延伸的多個周向地間隔開的風(fēng)扇葉片。風(fēng)扇葉片通常包括翼形件和翼形件根部處的一體燕尾件。燕尾件容納在形成于轉(zhuǎn)子盤中的互補燕尾槽中。風(fēng)扇葉片典型地由金屬(例如鈦)或復(fù)合物材料(例如碳-環(huán)氧樹脂)復(fù)合系統(tǒng)制成。通過位于相鄰風(fēng)扇葉片之間、接近轉(zhuǎn)子盤的風(fēng)扇平臺的陣列，提供用于在葉片之間引導(dǎo)的空氣流的徑向內(nèi)流路邊界。
[0004]期望的是，風(fēng)扇具有最小可能的半徑比，即轂的半徑與葉片末梢的半徑，因為使半徑比最小化最大化了風(fēng)扇入口面積，并且對于給定的風(fēng)扇直徑允許最大可能的推力。
[0005]通過減少轂直徑并盡可能向內(nèi)放置平臺，可降低徑向半徑比。但是，一些風(fēng)扇葉片設(shè)計包括直的軸向燕尾件，從而在彎曲翼形件與直的燕尾件之間要求大的徑向過渡區(qū)域。該設(shè)計也不允許盤形成平臺的部分。
[0006]由此，存在對如下風(fēng)扇葉片結(jié)構(gòu)的需要，其包括與相鄰平臺的向內(nèi)位置相容的直的軸向燕尾件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]該需要通過本發(fā)明解決，本發(fā)明提供具有直的軸向燕尾件和過渡區(qū)段的風(fēng)扇葉片，該過渡區(qū)段包括一個或更多個突出肩部，突出肩部構(gòu)造為與葉片間平臺接觸。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方面，用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的風(fēng)扇葉片包括:直的軸向燕尾件、翼形件、和配置在燕尾件與翼形件之間的過渡區(qū)段，風(fēng)扇葉片具有相反的壓力和吸力側(cè)，并且還包括從壓力和吸力側(cè)中選定的一者的標(biāo)稱表面突出的至少一個肩部，其中，該至少一個肩部包括限定側(cè)面的凸起部(boss)、和從凸起部徑向向外延伸并且向內(nèi)漸縮來連結(jié)該選定側(cè)的標(biāo)稱表面的上區(qū)段。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，轉(zhuǎn)子組件包括:轉(zhuǎn)子盤，其包括燕尾槽的環(huán)形陣列；風(fēng)扇葉片的陣列，其各自具有:直的軸向燕尾件，其結(jié)合在轉(zhuǎn)子的燕尾槽中的一個中；翼形件；和過渡區(qū)段，其配置在燕尾件與翼形件之間；風(fēng)扇葉片具有相反的壓力和吸力側(cè)，并且還包括第一和第二肩部，該第一和第二肩部分別從壓力和吸力側(cè)的標(biāo)稱表面突出，各肩部包括:限定側(cè)面的凸起部；和上區(qū)段，其從凸起部徑向向外延伸并且向內(nèi)漸縮來連結(jié)風(fēng)扇葉片的各側(cè)的標(biāo)稱表面，其中，在相鄰風(fēng)扇葉片之間存在多個空間；和平臺的陣列，其配置在相鄰的風(fēng)扇葉片之間的空間中，各平臺具有限定流路邊界的一部分的外表面并鄰接相鄰葉片的肩部的側(cè)面。
【附圖說明】
[0010]可通過參照結(jié)合附圖做出的下列描述而最好地理解本發(fā)明，在附圖中:
圖1是根據(jù)本公開的方面構(gòu)造的包括風(fēng)扇葉片的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的風(fēng)扇區(qū)段的示意側(cè)視圖；
圖2是圖1的風(fēng)扇葉片的透視圖；
圖3是圖1的轉(zhuǎn)子盤的透視圖；
圖4是圖1的風(fēng)扇葉片中的一個的從前視后方向的剖面圖；
圖5是圖1的風(fēng)扇的部分的透視圖。
【具體實施方式】
[0011]參考附圖，其中遍及多種視圖，相同的標(biāo)號代表相同的兀件，圖1顯不了用于在飛行中驅(qū)動飛行器的示范渦輪風(fēng)扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動機10的部分。發(fā)動機10包括風(fēng)扇組件12，風(fēng)扇組件12通過由常規(guī)低壓渦輪(未顯示)驅(qū)動的常規(guī)風(fēng)扇軸14而圍繞中央縱向軸線“A”旋轉(zhuǎn)。風(fēng)扇組件12包括轉(zhuǎn)子盤16，多個周向地間隔開的風(fēng)扇或轉(zhuǎn)子葉片18 (在圖1中僅顯示一個)從該轉(zhuǎn)子盤16徑向向外延伸。轉(zhuǎn)子葉片18可為金屬或非金屬。例如，它們可由碳纖維-環(huán)氧樹脂復(fù)合物或其它相似材料形成。轉(zhuǎn)子盤16包括分別軸向地間隔開的前端和后端20和22，以及在其間延伸的徑向外表面24。
[0012]具有軸向地間隔開的靜葉和葉片排的常規(guī)低壓壓縮機或“增壓機”26配置在風(fēng)扇組件12的下游，其中，它們的葉片連結(jié)至增壓機卷軸或軸28。增壓機軸28通過多個螺栓30適當(dāng)?shù)毓潭ǖ剡B結(jié)至轉(zhuǎn)子盤后側(cè)22。整流罩32連結(jié)至轉(zhuǎn)子盤前側(cè)20，以提供用于進入風(fēng)扇組件12的空氣38的空氣動力流路。
[0013]圖2示出了風(fēng)扇葉片18中的一個。風(fēng)扇葉片18具有壓力側(cè)40和相反的吸力側(cè)42。風(fēng)扇葉片18中的各個是一體構(gòu)件，其包括根部區(qū)段、過渡區(qū)段48、和翼形件50，根部區(qū)段為直的軸向燕尾件44的形式，該燕尾件44具有一對相反的壓力面46。燕尾件44配置在轉(zhuǎn)子盤16的燕尾槽52中(見圖3)，以用于將風(fēng)扇葉片18附接至轉(zhuǎn)子盤16。翼形件50沿弦向方向從前緣54延伸至后緣56，并且沿翼展方向或徑向方向從根部50延伸至末梢60。風(fēng)扇葉片18可由多種材料構(gòu)成，包括金屬合金、非金屬復(fù)合物、以及它們的組合。在示出的實例中，風(fēng)扇葉片18由復(fù)合物疊層(Iayup)構(gòu)成。術(shù)語“復(fù)合物”通常指如下材料，其包含增強物(例如在粘合料(binder)或基質(zhì)材料中得到支撐的纖維或顆粒)。復(fù)合物疊層可包括多個層或?qū)悠?Ply)，其嵌入基質(zhì)中且定向為基本平行于壓力和吸力側(cè)40、42。適當(dāng)?shù)牟牧系姆窍拗茖嵗秊榍度霕渲牧?諸如環(huán)氧樹脂)中的碳質(zhì)(例如石墨)纖維。這些是商業(yè)上可獲得的，因為纖維不定向地排列到浸漬有樹脂的帶中。這種“預(yù)浸”帶可形成為零件形狀，并且經(jīng)由壓煮處理或加壓模制來形成輕量、堅硬、相對均質(zhì)的物品。
[0014]為了適應(yīng)向內(nèi)平臺定位，各風(fēng)扇葉片18的過渡區(qū)段48包括第一和第二肩部62和64，它們分別為從壓力和吸力側(cè)40和42橫向地向外延伸的組合(built-up)區(qū)。如圖4可見，第一肩部62的形狀包括在其下端處的凸起部(boss)66。凸起部66尺寸確定為并定形為與平臺68對接，并且包括大體徑向地對準(zhǔn)的側(cè)面70。第一肩部62還包括上部72，其從凸起部66徑向地向外延伸并且限定回到壓力側(cè)40標(biāo)稱表面的漸縮過渡。相似地，第二肩部64包括具有側(cè)面76的凸起部74和上部78。在風(fēng)扇葉片18的前端處，第一和第二肩部62和64最大范圍橫向地突出超過壓力和吸力側(cè)40和42的標(biāo)稱表面(在圖4中以