一種樹脂基復合材料襯套的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種樹脂基復合材料襯套，尤其涉及到一種發(fā)動機可調(diào)整流葉片用的高溫樹脂基復合材料襯套。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)代高性能航空發(fā)動機壓氣機普遍使用可調(diào)整流葉片，以保證壓氣機的主要工作參數(shù)和必需的穩(wěn)定性裕度。可調(diào)整流葉片使用的襯套裝配在整流葉片軸頸和機匣孔之間，功能上要求密封、耐磨、靈活轉動，結構上要求小而薄，尺寸精度高，并要求能在高溫300°C下工作。國內(nèi)發(fā)動機此處使用的是石墨填充聚酰亞氨樹脂塑料類材料和采用表面滲氧工藝的鈦合金材料，但使用壽命短，工藝復雜，造價高。國外研制的樹脂基復合材料襯套，其技術是對我們保密的。由于樹脂基復合材料具有輕質(zhì)、減摩、高強、高韌的優(yōu)點，能夠滿足襯套的功能要求。但其在航空領域通常用于制造大尺寸零件，如機匣、翼形件等，零件大而厚重；而對于直徑小于20毫米，精度要求高(內(nèi)孔直徑為7^ 2毫米)，壁薄(0.6毫米)的襯套零件，如何進行精確設計，掌握襯套設計、制造中的關鍵技術，設計、制造出合格的復合材料襯套，成為目前研制高性能發(fā)動機需要迫切解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為解決上述不足之處，滿足高性能航空發(fā)動機壓氣機普遍使用可調(diào)整流葉片襯套的要求，而設計出一種滿足航空發(fā)動機壓氣機可調(diào)整流葉片用的高溫樹脂基復合材料襯套。
[0004](I)要解決的技術問題
[0005]本發(fā)明需要解決既保證復合材料襯套與機匣孔密封，又要保證整流葉片在襯套中能夠靈活轉動的問題，同時襯套選用的材料需要有一定的強度和適宜的制造工藝。
[0006](2)技術方案
[0007]為了解決上述技術問題，本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0008]一種樹脂基復合材料襯套，結構上分為襯套圓柱段、襯套盤段和襯套轉角半徑R，一個可調(diào)整流葉片上安裝一個或兩個襯套；襯套圓柱段套裝在可調(diào)整流葉片的軸頸上。襯套材料選用KL-SRE玻璃纖維套管與BMP316聚酰亞胺樹脂組成的KL-SRE / BMP316復合材料，最高使用溫度為300°C，能滿足航空發(fā)動機壓氣機可調(diào)整流葉片襯套功用。
[0009]襯套的制造工藝為使用一種鋼模具整體模壓出復合材料襯套，具有完整的結構特性，使強度和韌性達到完美的結合。
[0010]對襯套的轉角半徑R處厚度盡可能加大，以保證有足夠強度，但尺寸不能發(fā)生干涉，設計的襯套轉角半徑R處的厚度約為壁厚的1.0?1.9倍時，可滿足襯套的功用要求。
[0011]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0012]經(jīng)過驗證得出:復合材料襯套需采用玻璃纖維套管與高溫聚酰亞胺樹脂整體模壓的制備工藝，從而發(fā)揮了連續(xù)纖維的承載作用，使襯套擁有高強、高韌的特性；在3001:下的力學性能與室溫力學性能比較，保持率仍有80%左右。經(jīng)過300°C，100h的熱老化后，復合材料的Tg從354°C升高到了 389°C，失重率為13.35%，復合材料層壓板仍保持了原有的形狀，其縱向壓縮強度的保持率仍有80%左右。襯套轉角半徑R處的厚度為壁厚的1.0?1.9倍時，能夠滿足襯套的強度及裝配要求。復合材料襯套與葉片軸頸、襯套與機匣徑向孔的裝配間隙及工作狀態(tài)的熱膨脹間隙，符合《航空發(fā)動機設計手冊》要求，各配合的零件尺寸無干涉，解決了前期設計的襯套易從盤根處斷裂的問題。
【附圖說明】
[0013]圖1為2個襯套裝在一個整流葉片上的示意圖，
[0014]1-襯套2-葉片軸頸3-整流葉片
[0015]圖2為襯套正視圖。
[0016]4-襯套圓柱段5-襯套轉角半徑R 6-襯套盤段
【具體實施方式】
[0017]下面通過【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步詳述。以下實施只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。
[0018]由圖1和圖2可知，一種樹脂基復合材料襯套，襯套I由襯套圓柱段4、襯套轉角半徑R5和襯套盤段6組成，I個可調(diào)整流葉片3上安裝有一個或兩個襯套，襯套圓柱段4套裝在葉片軸頸2上；襯套材料選用KL-SRE玻璃纖維套管與BMP316聚酰亞胺樹脂組成的KL-SRE / BMP316復合材料，最高使用溫度為300°C，能夠滿足航空發(fā)動機壓氣機可調(diào)整流葉片襯套功能要求。
[0019]襯套I的制造工藝為使用一種鋼模具整體模壓出復合材料襯套，具有較高的強度和韌性。
[0020]對襯套I的轉角半徑R5處厚度盡可能加大，以保證有足夠強度，但不能發(fā)生尺寸干涉。設計的襯套轉角半徑R5處的厚度約為壁厚的1.0?1.9倍時，可滿足襯套I的功用要求。
【主權項】
1.一種樹脂基復合材料襯套，襯套(I)由襯套圓柱段(4)、襯套轉角半徑R(5)和襯套盤段(6)組成，可調(diào)整流葉片(3)上安裝一個或兩個襯套，襯套圓柱段(4)套裝在葉片軸頸(2)上；其特征在于:襯套材料選用KL-SRE玻璃纖維套管與BMP316聚酰亞胺樹脂組成的KL-SRE / BMP316復合材料；襯套的制造工藝為使用一種鋼模具整體模壓出復合材料襯套。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種樹脂基復合材料襯套，其特征在于:對襯套轉角半徑R(5)處厚度設計為:其厚度為壁厚的1.0?1.9倍。
【專利摘要】現(xiàn)代高性能航空發(fā)動機壓氣機普遍使用可調(diào)整流葉片，以保證壓氣機的主要工作參數(shù)和必需的穩(wěn)定性裕度?？烧{(diào)整流葉片使用的襯套裝配在整流葉片軸頸和機匣孔之間，功能上要求密封、耐磨、靈活轉動，結構上要求小而薄，尺寸精度高，并要求能在高溫300℃下工作。本發(fā)明設計出一種滿足航空發(fā)動機壓氣機可調(diào)整流葉片用的高溫樹脂基復合材料襯套，選用KL-SRE玻璃纖維套管與BMP316聚酰亞胺樹脂組成的KL-SRE／BMP316復合材料，替代當前石墨填充聚酰亞氨樹脂塑料類材料和采用表面滲氧工藝的鈦合金材料。最高使用溫度為300℃，能滿足航空發(fā)動機壓氣機可調(diào)整流葉片襯套功用。
【IPC分類】F04D29-02
【公開號】CN104696261
【申請?zhí)枴緾N201310710613
【發(fā)明人】林筠, 孫瑛聰, 潘世海
【申請人】貴州航空發(fā)動機研究所
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月4日