值得注意的是,这两种结构的树脂基复合材料风扇叶片均采用钛合金加强边对叶片前缘、叶尖、叶根等关键部位进行增强。
风扇机匣
风扇机匣是航空发动机最大的静止部件,它的减重将会直接影响航空发动机的推重比与效率。因此,国外先进航空发动机OEM也一直致力于风扇机匣的减重与结构优化工作。图2为所示为国外先进航空发动机风扇机匣发展趋势。
风扇机匣的主要功能是在叶片由于疲劳破坏或鸟撞造成脱落时,能起到防止高能碎片造成灾难性后果的作用。最初的风扇机匣多采用不锈钢或铝合金,这就导致风扇机匣的重量较大。随着复合材料技术的发展,国外OEM率先将芳纶干纤维织物应用于风扇机匣,这种结构的风扇机匣的内壁为铝制的环形壳体,环形壳体外缠绕多层用Kevlar材料织成的条带,最外层用环氧树脂包覆,这种结构的风扇机匣又称为风扇包容环。对于这种结构的风扇机匣,当风扇叶片碎片撞击到风扇机匣后,会穿透薄壁金属机匣却被芳纶织物层捕获,而且整体结构不被破坏。但由于采用了多层芳纶纤维织物,导致这种风扇机匣非常厚,尽管重量比金属机匣有所降低,但对整体设计和装配有较大影响。
相对于金属叶片,复合材料叶片在脱落冲击风扇机匣时会分裂成更小的碎片,有利于机匣的包容。伴随着树脂基复合材料风扇叶片在航空发动机上的应用,全树脂基复合材料风扇机匣开始在航空发动机上推广应用。GEnx发动机即同时采用了复合材料风扇叶片和全复合材料风扇机匣,使树脂基复合材料的减重优势得以充分发挥。这种风扇包容机匣首先采用二维三轴编织技术制造编织预成型体,当复合材料风扇叶片碎片撞击到包容机匣后,可以被有效包容,包容效率提高大约30%。
图2风扇机匣发展趋势
风扇帽罩
因为是非主承力构件,风扇帽罩是航空发动机上最先使用的复合材料制造的部件之一,使用复合材料制造的风扇帽罩可以提供更轻的重量、简化的防冰结构、更好的耐蚀性以及更优异的抗疲劳性能。目前,复合材料替代合金作为风扇进气帽罩的材料已经成为了一种趋势。
目前,在R.R公司RB211发动机、PW公司PW1000G、PW4000已经采用树脂基复合材料制备风扇帽罩。
出口导流叶片作为静止部件,出口导流叶片(OGV)已经在国外先进航空发动机冷端部件上得到广泛应用,PW4084、PW4168发动机采用PR500环氧树脂制造风扇OGV。 PW1000G发动机采用AS7纤维/VRM37环氧树脂RTM成型工艺制备风扇OGV,并已形成成熟的复合材料静子叶片工艺和技术体系。
短舱相比航空发动机主机,树脂基复合材料在航空发动机短舱具有更广阔的应用空间,如图3所示。根据资料,国外厂商已经在短舱进气道、整流罩、反推装置、降噪声衬部位大规模使用树脂基复合材料。
图3树脂基复合材料在短舱的主要应用部位
其他部位根据资料,在航空发动机风扇流道板、轴承封严盖、盖板等部位也在不同程度的应用树脂基复合材料。
江苏省宜兴市丁蜀镇通蜀路东
邮编:214221
电话:+86-(0)510-8743 8627
传真:+86-(0)510-8743 8628
邮箱:sales@doprecision.com