風(fēng)機(jī)軌道襯墊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種用于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)機(jī)葉片包容裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)通常具有風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)包括朝向它們的上游端的多個(gè)風(fēng)機(jī)葉片。每個(gè)風(fēng)機(jī)葉片連接到中央風(fēng)機(jī)盤上。在使用中，風(fēng)機(jī)通過發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪級(jí)的驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度向每個(gè)風(fēng)機(jī)葉片施加大的離心荷載。在小概率事件中，部分或全部的風(fēng)機(jī)葉片例如在受到外來物的撞擊后會(huì)從風(fēng)機(jī)盤上脫落，葉片的動(dòng)量使其高速地徑向向外運(yùn)動(dòng)。這就是所謂的風(fēng)機(jī)葉片脫落事件。
[0003]風(fēng)機(jī)葉片具有設(shè)計(jì)成將空氣吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的符合空氣動(dòng)力學(xué)的輪廓。每個(gè)葉片上的空氣動(dòng)力可使其在脫離風(fēng)機(jī)盤時(shí)向發(fā)動(dòng)機(jī)的前方運(yùn)動(dòng)。
[0004]出于安全原因，需要防止風(fēng)機(jī)葉片材料從渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)邊或前方離開。因此，渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)通常具有繞著風(fēng)機(jī)周向布置的風(fēng)機(jī)葉片包容裝置。
[0005]公知的包容裝置包括外殼體以及蜂窩狀的風(fēng)機(jī)軌道襯墊(liner)。在風(fēng)機(jī)葉片脫落事件期間，脫落的風(fēng)機(jī)葉片或風(fēng)機(jī)葉片的脫落部分會(huì)沖撞蜂窩狀的風(fēng)機(jī)軌道襯墊，其由于吸收了沖撞的葉片的能量而被壓縮和/或壓碎。風(fēng)機(jī)的一個(gè)或更多個(gè)其他的葉片可能與脫落的葉片發(fā)生碰撞，這會(huì)導(dǎo)致其他的葉片破碎和/或脫落。來自風(fēng)機(jī)葉片脫落事件中的風(fēng)機(jī)葉片材料可在其自身的動(dòng)量下和/或通過撞擊風(fēng)機(jī)葉片材料的其他風(fēng)機(jī)葉片而繞著包容裝置來回掠過。風(fēng)機(jī)葉片材料可能從發(fā)動(dòng)機(jī)的前方射出，這會(huì)使飛機(jī)受到危害。
[0006]渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)生風(fēng)機(jī)葉片脫落事件之后通常是高度不平衡的，而且這會(huì)引入作用在發(fā)動(dòng)機(jī)上且進(jìn)入其支撐結(jié)構(gòu)(即飛機(jī)的機(jī)翼)中橫向荷載，這會(huì)損壞結(jié)構(gòu)并且使飛機(jī)受到進(jìn)一步的危害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的包容裝置，該包容裝置包括:徑向外側(cè)環(huán)形殼體;位于殼體的徑向內(nèi)側(cè)的風(fēng)機(jī)軌道襯墊，其包括:撞擊區(qū)域，包括具有第一壓縮強(qiáng)度的微孔材料;至少一個(gè)狹長(zhǎng)的脊?fàn)畈糠?，其在具有軸向分量的方向上延伸穿過該沖擊區(qū)域，該脊?fàn)畈糠志哂懈哂诘谝粔嚎s強(qiáng)度的第二壓縮強(qiáng)度；以及氣洗層，位于風(fēng)機(jī)軌道襯墊的徑向內(nèi)側(cè)。
[0008]沖擊區(qū)域可包括兩層微孔材料，其包括徑向外側(cè)層以及徑向內(nèi)側(cè)層，徑向外側(cè)層包括具有第一壓縮強(qiáng)度的微孔材料，徑向內(nèi)側(cè)層包括具有第三壓縮強(qiáng)度的微孔材料，第三壓縮強(qiáng)度小于第一壓縮強(qiáng)度。可以有多于兩層的微孔材料。
[0009]包容裝置還可包括布置于撞擊區(qū)域的徑向外側(cè)層和徑向內(nèi)側(cè)層之間的隔層。該隔層可具有介于1mm和10mm之間的徑向長(zhǎng)度。該隔層可包括復(fù)合材料，例如玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GFRP)或碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)。復(fù)合材料一般包括具有不同材料特性(例如強(qiáng)度和延展性)的兩種或更多種的組分材料。復(fù)合材料可包括基體材料以及纖維增強(qiáng)材料。
[0010]氣洗層可以是耐磨層。該耐磨層可具有介于2mm和10mm之間的徑向長(zhǎng)度。耐磨層可包括微孔材料。耐磨層的微孔材料可包括膨脹的(expanded)、蜂窩狀結(jié)構(gòu)。該微孔材料可包括鋁、鋁合金、鈦、鈦合金或塑性材料。耐磨層的微孔材料可包括環(huán)氧樹脂或其他塑性材料。例如，微孔材料中的空隙可以至少部分地填充有環(huán)氧樹脂或其他塑性材料，它們可以是顆粒狀的。塑性材料或環(huán)氧樹脂材料可使耐磨層具有例如對(duì)冰和沙子的改進(jìn)的低耐沖擊性和耐磨性。
[0011]脊?fàn)畈糠挚梢允遣贿B續(xù)的。脊?fàn)畈糠挚砂x散的脊?fàn)钤?，其可彼此軸向地間隔開。備選地，脊?fàn)畈糠挚梢允沁B續(xù)的。
[0012]脊?fàn)畈糠值臋M截面可具有任何適合的形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，該橫截面大體上是三角形的。在其他的實(shí)施例中，脊?fàn)畈糠值臋M截面可大體上是半圓柱形的或大體上是立方形的。脊?fàn)畈糠挚删哂薪仨數(shù)男螤钜援a(chǎn)生平坦的徑向內(nèi)表面。脊?fàn)畈糠挚稍谄湟粋?cè)或兩側(cè)具有斜坡部分。
[0013]脊?fàn)畈糠值妮S向長(zhǎng)度可大體上等于或小于風(fēng)機(jī)軌道襯墊的軸向長(zhǎng)度。脊?fàn)畈糠挚纱篌w上軸向地延伸，但是在一些實(shí)施例中，脊?fàn)畈糠挚梢詢A斜于殼體的軸線，例如其可具有掃掠過式構(gòu)型或螺旋形的構(gòu)型。
[0014]風(fēng)機(jī)軌道襯墊可包括多塊板，每塊板均形成所述撞擊區(qū)域的撞擊部分。每塊板均可包括具有第一壓縮強(qiáng)度的微孔材料。每塊板均可包括兩層微孔材料，其包括徑向外側(cè)層以及徑向內(nèi)側(cè)層，徑向外側(cè)層包括具有第一壓縮強(qiáng)度的微孔材料，徑向內(nèi)側(cè)層包括具有第三壓縮強(qiáng)度的微孔材料，第三壓縮強(qiáng)度小于第一壓縮強(qiáng)度。每塊板均可包括多于兩層的微孔材料。
[0015]脊?fàn)畈糠挚刹贾糜趦蓧K相鄰的板之間。脊?fàn)畈糠挚梢灾辽俨糠值夭贾糜谠谄渲幸粔K板的撞擊部分內(nèi)形成的凹部中。兩塊相鄰的板可具有在其間限定出空隙的邊緣凹部，該空隙容納所述脊?fàn)畈糠帧溥x地，脊?fàn)畈糠挚梢酝耆夭贾糜谛纬稍谄渲幸粔K板的撞擊部分內(nèi)的凹部中。
[0016]脊?fàn)畈糠挚删哂形挥谧矒魠^(qū)域的徑向內(nèi)表面的徑向外側(cè)的徑向內(nèi)側(cè)邊緣。
[0017]風(fēng)機(jī)軌道襯墊板的撞擊區(qū)域和/或撞擊部分可具有介于20mm和50mm之間、介于25mm和40mm之間或介于30mm和35mm之間的徑向長(zhǎng)度。
[0018]脊?fàn)畈糠挚删哂薪橛?0mm和40mm之間、介于15mm和30mm之間或介于20mm和25mm之間的徑向長(zhǎng)度。脊?fàn)畈糠挚删哂薪橛?0mm和50mm之間、介于15mm和35mm之間或介于20mm和30mm之間的周向長(zhǎng)度。
[0019]撞擊區(qū)域的微孔材料可包括膨脹的、擠塑式和/或蜂窩狀的結(jié)構(gòu)。微孔材料可包括鋁、鋁合金、鈦或鈦合金。
[0020]脊?fàn)畈糠挚砂ㄎ⒖撞牧稀Ｗ矒魠^(qū)域的微孔材料可包括膨脹的、擠塑式和/或蜂窩狀的結(jié)構(gòu)。脊?fàn)畈糠值奈⒖撞牧峡砂ㄅ蛎浀?、擠塑式和/或蜂窩狀的結(jié)構(gòu)。微孔材料可包括鋁、鋁合金、鈦或鈦合金。
[0021]風(fēng)機(jī)軌道襯墊可包括周向地間隔開的多個(gè)脊?fàn)畈糠?。在一個(gè)實(shí)施例中，可以有四個(gè)脊?fàn)畈糠?，但是在其他的?shí)施例中，可以有多于四個(gè)，例如多達(dá)十二個(gè)的脊?fàn)畈糠帧?br>[0022]根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括:包括多個(gè)風(fēng)機(jī)葉片的風(fēng)機(jī);以及依照本發(fā)明的第一個(gè)方面的包容裝置，其圍繞風(fēng)機(jī)葉片延伸。
[0023]每個(gè)風(fēng)機(jī)葉片均可包括復(fù)合材料。每個(gè)復(fù)合風(fēng)機(jī)葉片可具有前緣、后緣和/或尖端金屬件。
[0024]每個(gè)風(fēng)機(jī)葉片均可由金屬組成。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供一種用于依照本發(fā)明的第二個(gè)方面的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片包容方法，其中發(fā)生了風(fēng)機(jī)葉片脫落事件，在該方法中:(a)脫落的葉片或葉片碎片在撞擊區(qū)域中被捕獲；(b)葉片或葉片碎片在撞擊區(qū)域中的周向移動(dòng)挖掘出撞擊區(qū)域的材料；(c)包括葉片或葉片碎片以及所挖掘出的撞擊區(qū)域材料的碎片的周向移動(dòng)被脊?fàn)畈糠炙柚梗?d)碎片進(jìn)到未脫落的風(fēng)機(jī)葉片的路徑中；以及(e)未脫落的風(fēng)機(jī)葉片與進(jìn)出的碎片撞擊，并且因此變短。
[0026]在風(fēng)機(jī)葉片材料包括復(fù)合材料并且還包括尖端金屬件時(shí)，當(dāng)風(fēng)機(jī)葉片撞擊碎片時(shí)，每個(gè)風(fēng)機(jī)葉片的尖端金屬件可能會(huì)從各自的風(fēng)機(jī)葉片上脫落。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，提供一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的包容裝置的環(huán)形風(fēng)機(jī)軌道襯墊的風(fēng)機(jī)軌道襯墊板，該風(fēng)機(jī)軌道襯墊板沿周向地和軸向地延伸，并且包括微孔材料，風(fēng)機(jī)軌道襯墊板設(shè)置有在具有軸線分量的方向上延伸的狹