Лопатка ротора вентилятора реактивного двигателя летательного аппарата



Лопатка ротора вентилятора реактивного двигателя летательного аппарата
Лопатка ротора вентилятора реактивного двигателя летательного аппарата
Лопатка ротора вентилятора реактивного двигателя летательного аппарата
Лопатка ротора вентилятора реактивного двигателя летательного аппарата
Лопатка ротора вентилятора реактивного двигателя летательного аппарата
Лопатка ротора вентилятора реактивного двигателя летательного аппарата
Лопатка ротора вентилятора реактивного двигателя летательного аппарата

 


Владельцы патента RU 2592365:

АйЭйчАй КОРПОРЕЙШН (JP)

Лопатка ротора вентилятора содержит корпус лопатки и оболочку, выполненную более жесткой, чем корпус лопатки. Корпус лопатки изготовлен из композитного материала и включает корыто, спинку, участок передней кромки, участок задней кромки, конец законцовки в продольном направлении и конец основания в продольном направлении, удерживаемый диском вентилятора. Оболочка проходит в продольном направлении корпуса лопатки, покрывает участок передней кромки и закреплена на нем. Оболочка включает в себя концевой участок законцовки, который расположен ближе к концевой стороне законцовки лопатки ротора вентилятора в продольном направлении, чем конец законцовки корпуса лопатки для покрытия конца законцовки корпуса лопатки. Концевой участок законцовки проходит от участка передней кромки к участку задней кромки корпуса лопатки, и заканчивается расположенным ниже по потоку концевым участком концевого участка законцовки. Расположенный ниже по потоку концевой участок концевого участка законцовки оболочки расположен в пределах диапазона 20% от участка задней кромки лопатки ротора или выступает ниже по потоку, чем участок задней кромки корпуса лопатки. Изобретение позволяет снизить вес лопатки и повысить ее устойчивость к ударам посторонним предметом. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к лопатке ротора вентилятора реактивного двигателя летательного аппарата, которая выполнена с возможностью забора внешнего воздуха внутрь кожуха двигателя посредством вращения как единое целое с диском вентилятора.

Уровень техники

В последние годы в области реактивных двигателей для летательных аппаратов привлекают внимание материалы с легким весом и высокой прочностью, такие как композитные материалы (FRP: армированные волокном пластики), образованные из смолы (термореактивной смолы или термопластичной смолы) и волокон. Большое разнообразие лопаток ротора вентилятора с использованием таких композитных материалов было разработано и получило практическое использование.

В то же время посторонние объекты, такие как птица и лед, попадающие в кожух двигателя, могут сталкиваться с вентиляторами, размещенными в передней части реактивного двигателя летательного аппарата. Для подготовки к таким столкновениям с посторонним объектом лопатки ротора вентилятора, изготовленные из композитных материалов, оборудованы средствами, обеспечивающими достаточную устойчивость к ударам.

В лопатке ротора вентилятора, раскрытой в PTL 1, корпус лопатки образован из композитного материала, и металлическая оболочка предусмотрена на участке на стороне передней кромки, а также на концевой стороне законцовки корпуса лопатки, которая наиболее подвержена столкновениям с посторонним объектом. Здесь металлическая оболочка имеет большую прочность, чем у композитного материала. Таким образом, PTL 1 направлен на уменьшение общего веса лопатки ротора вентилятора и одновременно на уменьшение повреждения, вызванного столкновением с посторонним объектом, путем образования корпуса лопатки из композитного материала и предоставления на части корпуса лопатки металлической оболочки.

Список литературы

Патентная литература

[PTL 1] Публикация выложенной заявки на японский патент №08-210102

Сущность изобретения

Техническая задача

Как только посторонний объект сталкивается с лопаткой ротора вентилятора, обычно происходит передача деформации изгиба от стороны передней кромки к стороне задней кромки корпуса лопатки и одновременно происходит передача деформации изгиба от концевой стороны законцовки до концевой стороны основания корпуса лопатки. В частности, такая деформация изгиба в большей степени возникает на концевой стороне законцовки, которая представляет собой свободную концевую сторону корпуса лопатки. В это время в лопатке ротора вентилятора, представленной в PTL 1, описанной выше, напряжение изгиба, вызванное столкновением с посторонним объектом, работает как сила, которая отрывает металлическую оболочку от корпуса лопатки. В результате после столкновения постороннего объекта с лопаткой ротора вентилятора наиболее вероятно происходит следующее: оболочка отрывается от корпуса лопатки таким образом, что оболочка заворачивается от шва между оболочкой и корпусом лопатки; и оболочка, отсоединившаяся от корпуса лопатки, вызывает повреждения других лопаток ротора вентилятора, кожуха двигателя и т.п. В соответствии с этим существует потребность в дополнительном улучшении устойчивости к ударам.

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить лопатку ротора вентилятора реактивного двигателя летательного аппарата, которая позволяет достичь уменьшения его общего веса и дополнительно улучшить устойчивость к ударам.

Решение задачи

Для решения этой задачи лопатка ротора вентилятора для реактивного двигателя летательного аппарата в соответствии с настоящим изобретением представляет собой лопатку ротора вентилятора для реактивного двигателя летательного аппарата, выполненную с возможностью ее удержания на диске вентилятора и для забора внешнего воздуха в канал, образованный в кожухе двигателя, посредством вращения как единое целое с диском вентилятора. Лопатка ротора вентилятора включает в себя: корпус лопатки, изготовленный из композитного материала из смолы и армирующих волокон, включающий в себя корыто, обращенное к одной стороне в направлении толщины, и спинку, обращенную к другой стороне в направлении толщины, и одна концевая сторона корпуса лопатки в продольном направлении удерживается диском вентилятора; и оболочку, выполненную более жесткой, чем корпус лопатки, проходящую в продольном направлении корпуса лопатки от одной концевой стороны до другой концевой стороны в продольном направлении корпуса лопатки и закрепленную на корпусе лопатки в состоянии, в котором оболочка покрывает участок передней кромки корпуса лопатки и в непосредственной близости к нему, причем участок передней кромки расположен на расположенной выше по потоку стороне в направлении забора внешнего воздуха; в которой концевой участок законцовки оболочки, который покрывает другую концевую сторону корпуса лопатки в продольном направлении, проходит от стороны участка передней кромки корпуса лопатки до стороны участка задней кромки корпуса лопатки, расположенного на расположенной ниже по потоку стороне в направлении отбора внешнего воздуха, и концевой участок концевого участка законцовки оболочки на расположенной ниже по потоку стороне в направлении отбора внешнего воздуха расположен в пределах диапазона 20% лопатки ротора вентилятора от участка задней кромки лопатки ротора вентилятора или выступает из участка задней кромки корпуса лопатки в направлении расположенной ниже по потоку стороны в направлении отбора внешнего воздуха.

Оболочка может быть изготовлена из металлического материала.

Предпочтительные эффекты изобретения

В соответствии с настоящим изобретением возможно достичь общего уменьшения веса и дополнительно улучшить устойчивость к ударам.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан вид сбоку реактивного двигателя летательного аппарата, включающего в себя лопатку ротора вентилятора, в соответствии с вариантом осуществления.

На фиг. 2 показан частичный вид в поперечном разрезе по фиг. 1.

На фиг. 3 показан вид в перспективе лопатки ротора вентилятора.

На фиг. 4 показан вид в поперечном разрезе вдоль линии IV-IV фиг. 3.

На фиг. 5 показан частичный увеличенный вид фиг. 3.

На фиг. 6(а) показан вид сбоку, а на фиг. 6(b) показан вид в поперечном разрезе, представляющий хвостовик лопатки ротора вентилятора.

На фиг. 7(a) и 7(b) показаны графики, представляющие взаимосвязи между положениями хорд и моментами на конце законцовки обычной лопатки ротора вентилятора.

На фиг. 8 показан вид в перспективе лопатки ротора вентилятора в соответствии с модифицированным вариантом осуществления.

Подробное описание изобретения

Ссылаясь на приложенные чертежи, ниже будут представлены подробные описания предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения. Размеры, материалы, конкретные цифровые значения и т.п., показанные в варианте осуществления, представляют собой просто примеры, которые способствуют пониманию изобретения и не ограничивают настоящее изобретение, если только не будет указано другое. Следует отметить, что во всем описании и на чертежах компоненты, имеющие практически одинаковые функции и конфигурации, обозначены одинаковыми номерами ссылочных позиций, и поэтому двойное описание таких компонентов будет исключено; и иллюстрация компонентов, которые не относятся непосредственно к настоящему изобретению, будет исключена.

На фиг. 1 показан вид сбоку реактивного двигателя летательного аппарата, включающего в себя лопатку ротора вентилятора в соответствии с вариантом осуществления, и на фиг. 2 показан частичный вид в поперечном разрезе по фиг. 1. Как показано на фиг. 1 и 2, реактивный двигатель 100 включает в себя кожух 103 двигателя, образованный из цилиндрического основного обтекателя 101, и цилиндрической гондолы 102, предусмотренной вокруг внешней периферии основного обтекателя 101. Внутри гондолы 102 расположено множество лопаток 1 ротора вентилятора (только одна из которых показана на фиг. 2), выполненных с возможностью засасывать внешний воздух внутрь кожуха 103 двигателя. Когда лопатки 1 ротора вентилятора вращаются, внешний воздух направляется в основной канал 104, предусмотренный в основном обтекателе 101; и обходной канал 105, образованный внешней периферической поверхностью основного обтекателя 101 и внутренней периферической поверхностью гондолы 102.

Хотя подробное описание здесь не представлено, компрессор, выполненный с возможностью сжатия всасываемого воздуха, всасываемого лопатками 1 ротора вентилятора, камера сгорания, выполненная с возможностью сжигания сжатого воздуха, сжимаемого компрессором, и турбины высокого и низкого давления, выполненные с возможностью преобразовывать мощность выхлопной реактивной струи, создаваемой в процессе сгорания в камере сгорания, во вращательную энергию, предусмотрены внутри основного обтекателя 101. Выше по потоку от основного обтекателя 101 в направлении забора внешнего воздуха (с левой стороны на чертеже) диск 106 вентилятора установлен с возможностью вращения внутри гондолы 102. Диск 106 вентилятора соединен с ротором турбины низкого давления с помощью вала и, таким образом, вращается как единое целое с турбиной низкого давления.

Множество установочных канавок 106а, выполненных с возможностью установки лопаток 1 ротора вентилятора и удержания лопаток 1 ротора вентилятора, образовано на внешней периферической поверхности диска 106 вентилятора через равные интервалы в направлении вращения (окружное направление). Хотя подробное описание будет представлено ниже, соединение 11а типа ласточкин хвост образовано на одном конце каждой из лопаток 1 ротора вентилятора в его продольном направлении (концевой участок на стороне диска 106 вентилятора). Каждая установочная канавка 106а имеет отверстие, размеры и форма которого позволяют размещать соответствующее соединение 11а типа ласточкин хвост в установочной канавке 106а, которая выполнена с возможностью стопорения соединения 11а типа ласточкин хвост, не позволяя ему выйти в радиальном направлении из диска 106 вентилятора (в продольном направлении лопатки 1 ротора вентилятора).

По этой причине, после того как соединение 11а типа ласточкин хвост будет установлено со скольжением в установочной канавке 106а с передней или задней стороны диска 106 вентилятора (в направлении влево или вправо на фиг. 2), лопатка 1 ротора вентилятора удерживается диском 106 вентилятора. Кроме того, кольцевой передний держатель 107 предусмотрен спереди диска 106 вентилятора (с левой стороны на фиг. 2), в то время как кольцевой задний держатель 108 предусмотрен с задней стороны диска 106 вентилятора (с правой стороны на фиг. 2).

Передний держатель 107 предусмотрен как единая деталь с носовым обтекателем 109, выполненным с возможностью направлять внешний воздух в кожух 103 двигателя, в то время как задний держатель 108 закреплен на диске 106 вентилятора. Лопатки 1 ротора вентилятора удерживаются в соответствующих установочных канавках 106а с помощью переднего держателя 107 и заднего держателя 108. Следует отметить, что прокладка 110 расположена между нижней поверхностью каждой установочной канавки 106а и соответствующей лопаткой 1 ротора вентилятора; и прокладка 110 предотвращает люфт лопатки 1 ротора вентилятора в пространстве, образованном между лопаткой 1 ротора вентилятора и установочной канавкой 106а.

При вращении диска 106 вентилятора описанная выше конфигурация обеспечивает вращение лопаток 1 ротора вентилятора как единого целого с диском 106 вентилятора, и, таким образом, она отбирает внешний воздух внутрь кожуха 103 двигателя. Внутри кожуха 103 двигателя (гондолы 102) поверхность 111 канала, выполненная с возможностью направлять засасываемый таким образом внешний воздух, образована на внешнем участке диска 106 вентилятора в радиальном направлении. Внешний воздух, направляемый поверхностью 111 канала, направляется в основной канал 104 и обходной канал 105. Со ссылкой на фиг. 3-6 ниже будет представлено подробное описание конкретной конфигурации лопатки 1 ротора вентилятора.

На фиг. 3 показан вид в перспективе лопатки 1 ротора вентилятора и на фиг. 4 показан вид в поперечном разрезе вдоль линии IV-IV по фиг. 3. Следующее описание будет представлено для лопатки 1 ротора вентилятора, установленной на диск 106 вентилятора, путем определения: одной концевой стороны лопатки 1 ротора вентилятора в продольном направлении (на стороне центра вращения диска 106 вентилятора, на нижней стороне на фиг. 3) в качестве концевой стороны основания; противоположной концевой стороны лопатки, 1 ротора вентилятора в продольном направлении (на верхней стороне на фиг. 3) в качестве концевой стороны законцовки; расположенной выше по потоку стороны лопатки 1 ротора вентилятора в направлении отбора внешнего воздуха (с левой стороны на фиг. 3) в качестве стороны передней кромки; и расположенной ниже по потоку стороны лопатки 1 ротора вентилятора в направлении отбора внешнего воздуха (с правой стороны на фиг. 3) в качестве стороны задней кромки.

Лопатка 1 ротора вентилятора включает в себя корпус 10 лопатки, изготовленный из композитного материала из смолы и волокон. Примеры смолы, составляющей часть композитного материала, включают в себя: термореактивные смолы, такие как эпоксидная смола, фенольная смола и полиимидная смола; и термопластические смолы, такие как полиэфиримид, полиэфирэфиркетон и полифенилинсульфид. В то же время примеры волокон, составляющих другую часть композитного материала, включают в себя волокна, такие как углеродные волокна, арамидные волокна и стекловолокно. Однако, если только может быть обеспечена прочность, требуемая для корпуса 10 лопатки, конкретные компоненты композитного материала не ограничены упомянутыми выше примерами.

Корпус 10 лопатки включает в себя: корыто 10а, обращенное к одной стороне в направлении вращения, когда корпус 10 лопатки, установленный на диске 106 вентилятора, вращается; и спинку 10b, обращенную к другой стороне в направлении вращения и расположенную противоположно от корыта 10а в направлении толщины корпуса 10 лопатки. Кроме того, как показано на фиг. 3, хвостовик 11 лопатки, составляющий часть корпуса 10 лопатки, предусмотрен на концевой стороне основания корпуса 10 лопатки. Хвостовик 11 лопатки может быть установлен в установочную канавку 106а на диске 106 вентилятора и включает в себя ласточкин хвост 11а (участок установки), сформированный более толстым, чем остальная область корпуса 10 лопатки.

Следует отметить, что штрихпунктирная линия А, показанная на фиг. 3, обозначает участок границы между хвостовиком 11 лопатки и остальной частью 10 корпуса лопатки. Более конкретно, на каждом из корыта 10а и спинки 10b корпуса 10 лопатки предусмотрена платформа (кольцо, составляющее канал), которая составляет соответствующую поверхность 111 канала (см. фиг. 2), изготовленную из другого материала. В варианте осуществления часть корпуса 10 лопатки, обозначенная штрихпунктирной линией А, соответствует поверхности 111 канала. В этом случае хвостовик 11 лопатки представляет собой часть корпуса 10 лопатки, которая расположена ближе к центру вращения диска 106 вентилятора, чем поверхность 111 канала, то есть часть корпуса 10 лопатки, которая расположена ближе к концу основания, чем штрих-пунктирная линия А.

Кроме того, как показано на фиг. 4, связующий участок 10с, который постепенно становится более узким в направлении передней кромки, формируется на и вокруг концевых участков стороны передней кромки корыта 10а и спинки 10b корпуса 10 лопатки. Оболочка 20 закреплена на связующем участке 10с. Оболочка 20 предназначена для улучшения устойчивости к ударам корпуса 10 лопатки при столкновениях с посторонними объектами, такими как птицы и лед. Оболочка 20 включает в себя корпус 21 оболочки, изготовленный из металла, такого как титан и никель. Следует отметить, что материал корпуса 21 оболочки не ограничен металлом, и корпус 21 оболочки может быть изготовлен из любого другого материала, если только этот материал является более жестким, чем корпус 10 лопатки.

Корпус 21 оболочки проходит от концевой стороны основания до концевой стороны законцовки корпуса 10 лопатки в продольном направлении корпуса 10 лопатки и образован с приданием формы, покрывающей участок передней кромки корпуса 10 лопатки. Более конкретно, корпус 21 оболочки включает в себя участок 21а плотного контакта с выемкой, который входит в плотный контакт со связующим участком 10с, и фиксируется на корпусе 10 лопатки с участком 21а в плотном контакте со связующим участком 10с. Следует отметить, что клей наносят или помещают в пространстве между участком 21а плотного контакта корпуса 21 оболочки и связующим участком 10с корпуса 10 лопатки; и корпус 21 оболочки фиксируется в корпусе 10 лопатки с помощью этого клея. Кроме того, когда корпус 21 оболочки закреплен на корпусе 10 лопатки, корпус 21 оболочки поддерживает взаимосвязь размеров, в соответствии с которой корпус 21 оболочки устанавливается заподлицо с корытом 10а и спинкой 10b корпуса 10 лопатки, и обеспечивает плавный непрерывный переход от стороны передней кромки до стороны задней кромки лопатки 1 ротора вентилятора.

Кроме того, связующий участок 10с, образованный на корпусе 10 лопатки, формируется непрерывно по всей площади корпуса 10 лопатки от конца основания до конца законцовки в продольном направлении. В соответствии с этим корпус 21 оболочки охватывает всю область участка передней кромки корпуса 10 лопатки от конца основания до конца законцовки. Кроме того, на концевом участке законцовки корпуса 10 лопатки связующий участок 10с образован так, что он проходит от передней кромки до задней кромки в направлении ширины корпуса 10 лопатки. Концевой участок 21b законцовки корпуса 21 оболочки также сформирован так, что он проходит в направлении ширины корпуса 10 лопатки, так что он покрывает концевой участок законцовки корпуса 10 лопатки от передней кромки до задней кромки.

На фиг. 5 показан частичный увеличенный вид концевого участка 21b законцовки лопатки 1 ротора вентилятора. Как показано на этом чертеже, концевой участок 21b законцовки корпуса 21 оболочки расположен ближе к концевой стороне законцовки лопатки 1 ротора вентилятора, чем конец законцовки корпуса 10 лопатки, и, таким образом, он выполнен так, что полностью покрывают концевую кромку законцовки корпуса 10 лопатки. Кроме того, концевой участок 21b законцовки корпуса 21 оболочки проходит до задней кромки корпуса 10 лопатки в направлении ширины и поддерживает взаимосвязь размеров, при которой концевой участок 21b законцовки устанавливается заподлицо с задней кромкой корпуса 10 лопатки.

На фиг. 6(а) показан вид в поперечном разрезе, представляющий хвостовик 11 лопатки для лопатки 1 ротора вентилятора, и на фиг. 6(b) показан вид сбоку, представляющий хвостовик 11 лопатки для лопатки 1 ротора вентилятора. Как описано выше, связующий участок 10с непрерывно образован по всей площади корпуса 10 лопатки от конца основания до конца законцовки в продольном направлении и по всей площади участка передней кромки корпуса 10 лопатки от конца основания до конца законцовки покрыт корпусом 21 оболочки.

Другими словами, концевой участок 21с основания корпуса 21 оболочки расположен ближе к хвостовику 11 лопатки, или к центру вращения диска 106 вентилятора, чем штрихпунктирная линия (поверхность 111 прохода), и также покрывает соединение 11а типа ласточкин хвост, соответствующее концевому участку основания корпуса 10 лопатки. Кроме того, поскольку соединение 11а типа ласточкин хвост расположено в установочной канавке 106а диска 106 вентилятора, концевой участок 21с основания корпуса 21 оболочки, выполненный как единая деталь с соединением 11а типа ласточкин хвост, также устанавливается в установочную канавку 106а.

Далее будет представлено описание того, как работает лопатка 1 ротора вентилятора, имеющая описанную выше конфигурацию. После того как посторонний объект, такой как птица или лед, сталкивается с оболочкой 20, происходит передача деформации изгиба со стороны передней кромки до стороны задней кромки лопатки 1 ротора вентилятора в направлении ширины лопатки 1 ротора вентилятора. Вообще говоря, деформация изгиба, передаваемая со стороны передней кромки до стороны задней кромки лопатки 1 ротора вентилятора в направлении ширины лопатки 1 ротора вентилятора, вызвана первым моментом в направлении вращения, обозначенным стрелкой В на фиг. 3. Такой первый момент действует на корпус 21 оболочки как сила, которая срывает корпус 21 оболочки с корпуса 10 лопатки, и величина деформации изгиба, вызванная этим первым моментом, больше, в частности, на концевой стороне законцовки лопатки 1 ротора вентилятора, которая представляет собой свободную концевую сторону. Кроме того, определили, что первый момент на концевой стороне законцовки лопатки 1 ротора вентилятора является большим на центральной стороне лопатки 1 ротора вентилятора в направлении ширины, чем на стороне передней кромки и на стороне задней кромки лопатки 1 ротора вентилятора.

На фиг. 7 показаны графики, представляющие взаимосвязь между положениями хорды и моментами на конце законцовки обычной лопатки ротора вентилятора. На каждом из графиков на горизонтальной оси обозначены положения хорды (положения в направлении ширины лопатки ротора вентилятора) на конце законцовки лопатки ротора вентилятора, в то время как по вертикальной оси обозначены моменты, которые формируются на конце законцовки лопатки ротора вентилятора, когда посторонний объект сталкивается с лопаткой ротора вентилятора с определенной скоростью столкновения. Кроме того, на графиках сплошная линия представляет, как положения хорды и моменты сдвигаются под воздействием определенного напряжения текучести, в то время как пунктирная линия представляет, как сдвигаются положения хорды и моменты при удвоенном напряжении текучести. Следует отметить, что угол, под которым происходит столкновение постороннего объекта с лопаткой ротора вентилятора, отличается для случаев, показанных на фиг. 7(а) и 7(b), и что другие условия являются одинаковыми в обоих случаях.

Как показано на этих графиках, момент, формируемый на конце законцовки лопатки ротора вентилятора в результате столкновений с посторонним объектом, проявляет тенденцию быть большим на центральной стороне лопатки ротора вентилятора в направлении ширины, чем на двух концевых участках (соответственно, на стороне передней кромки и на стороне задней кромки) лопатки ротора вентилятора в направлении ширины. Этот момент, в частности, заметен в диапазоне положений хорды от 40,0 до 140,0 или в области лопатки ротора вентилятора, исключающей диапазон 20% лопатки ротора вентилятора от передней кромки, и диапазон 2 0% лопатки ротора вентилятора от задней кромки.

Когда корпус 21 оболочки закреплен на корпусе 10 лопатки, как описано выше, непрерывная часть между корпусом 21 оболочки и корпусом 10 лопатки или шов между корпусом 21 оболочки и корпусом 10 лопатки представляет собой часть, где корпус 21 оболочки, наиболее вероятно, отделяется от корпуса 10 лопатки.

По этой причине, если шов между корпусом 21 оболочки и корпусом 10 лопатки, где, наиболее вероятно, может произойти отделение корпуса 21 оболочки, размещен в положении, в котором действует большой момент, существует высокий риск отделения корпуса 21 оболочки от корпуса 10 лопатки из-за момента, образующегося при столкновении с посторонним объектом.

В отличие от этого, риск отделения корпуса 20 оболочки от корпуса 10 лопатки из-за столкновения с посторонним объектом может быть уменьшен, если выполнить концевой участок 21b законцовки корпуса 21 оболочки более вытянутым в направлении задней кромки корпуса 10 лопатки, и путем размещения шва, который, наиболее вероятно, вызывает отделение на участке, где момент, формируемый в результате столкновения с посторонним объектом, является относительно малым или в пределах диапазона приблизительно 20% от задней кромки лопатки 1 ротора вентилятора. Кроме того, в варианте осуществления риск отсоединения корпуса 21 оболочки от корпуса 10 лопатки существенно уменьшается, поскольку концевой участок 21b законцовки корпуса 21 оболочки выполнен заподлицо с задней кромкой корпуса 10 лопатки. Вместо этого, задняя кромка концевого участка 21b законцовки может выступать из задней кромки корпуса 10 лопатки ниже по потоку в направлении забора внешнего воздуха.

Кроме того, как описано выше, когда посторонний объект сталкивается с лопаткой 1 ротора вентилятора, формируется деформация изгиба, передаваемая от стороны передней кромки к стороне задней кромки корпуса 10 лопатки в направлении ширины корпуса 10 лопатки, и затем происходит передача этой деформации изгиба из области столкновения к концевой стороне законцовки и концевой стороне основания корпуса 10 лопатки в продольном направлении корпуса 10 лопатки. Вообще говоря, деформация изгиба, передаваемая в продольном направлении корпуса 10 лопатки, вызвана моментом инерции в направлении вращения, обозначенном стрелкой С на фиг. 3. Так же, как и статический момент, такой момент инерции воздействует на корпус 21 оболочки как сила, которая срывает корпус 21 оболочки с корпуса 10 лопатки. Этот момент больше на концевой стороне законцовки, чем на концевой стороне основания.

По этой причине риск отделения корпуса 21 оболочки от корпуса 10 лопатки может быть уменьшен, если, как описано в варианте осуществления, концевой участок 21с основания корпуса 21 оболочки, по которому, наиболее вероятно, происходит отделение из-за момента инерции, будет помещен на стороне хвостовика 11 лопатки корпуса 10 лопатки, где величина деформации изгиба будет меньше. Кроме того, в варианте осуществления риск отделения концевого участка 21с основания от корпуса 10 лопатки очень мал, поскольку концевой участок 21с основания корпуса 21 оболочки продлен до соединения 11а типа ласточкин хвост хвостовика 11 лопатки; и концевой участок 21с основания корпуса 21 оболочки распложен в установочной канавке 106а как единая деталь с соединением 11а типа ласточкин хвост.

Как описано выше, данный вариант осуществления существенно уменьшает риск возникновения проблемы, связанной с тем, что оболочка 20 будет сорвана с корпуса 10 лопатки из-за столкновения с посторонним объектом и повредит другие лопатки 1 ротора вентилятора, кожух 103 двигателя и т.п. В соответствии с этим в варианте осуществления достигается уменьшение общего веса лопаток 1 ротора вентилятора и улучшение устойчивости к ударам лопаток 1 ротора вентилятора.

Выше, со ссылкой на приложенные чертежи, было представлено описание предпочтительного варианта воплощения настоящего изобретения. Однако, само собой разумеется, что настоящее изобретение не ограничено этим вариантом осуществления. Очевидно, что специалист в данной области техники может выполнить различные изменения и модификации в пределах объема, определенного в формуле изобретения, и, естественно, следует понимать, что такие изменения и модификации также охвачены техническим объемом настоящего изобретения.

Например, в варианте осуществления участок задней кромки концевого участка 2 lb законцовки корпуса 21 оболочки выполнен заподлицо с участком задней кромки корпуса 10 лопатки. Вместо этого в модификации, показанной на фиг. 8, участок х задней кромки концевого участка 31b законцовки корпуса 31 оболочки может быть расположен ближе к стороне передней кромки, чем участок задней кромки корпуса 10 лопатки. В этом случае, однако, желательно, чтобы участок х задней кромки был расположен в пределах области, где момент, формируемый в результате столкновения с посторонним объектом, является относительно малым, или в пределах диапазона приблизительно 20% лопатки ротора вентилятора от задней кромки.

Кроме того, в варианте осуществления используется конфигурация, в которой концевой участок 21b законцовки корпуса 21 оболочки выступает из конца законцовки корпуса 10 лопатки в продольном направлении, и кромка конца законцовки корпуса 10 лопатки покрыта корпусом 21 оболочки. Однако концевой участок 21b законцовки корпуса 21 оболочки и корпуса 10 лопатки могут устанавливать такую взаимосвязь размеров, что они устанавливаются заподлицо друг с другом, например, так, чтобы открыть кромку конца законцовки корпуса 10 лопатки.

Промышленная применимость

Настоящее изобретение может использоваться для лопатки ротора вентилятора реактивного двигателя летательного аппарата, который выполняет отбор внешнего воздуха в кожух двигателя, вращаясь как единое целое с диском вентилятора.

1. Лопатка ротора вентилятора для реактивного двигателя летательного аппарата, выполненная с возможностью ее удержания на диске вентилятора и для забора внешнего воздуха в канал, образованный в кожухе двигателя, посредством вращения как единое целое с диском вентилятора, при этом упомянутая лопатка ротора вентилятора содержит:
корпус лопатки, изготовленный из композитного материала из смолы и армирующих волокон, включающий в себя: корыто, обращенное к одной стороне в направлении вращения диска вентилятора, и спинку, обращенную к другой стороне в направлении вращения, участок передней кромки, расположенный на расположенном выше по потоку конце корпуса лопатки, участок задней кромки на расположенном ниже по потоку конце корпуса лопатки, конец законцовки в продольном направлении и конец основания в продольном направлении, удерживаемый диском вентилятора; и
оболочку, выполненную более жесткой, чем корпус лопатки, проходящую в продольном направлении корпуса лопатки и закрепленную на корпусе лопатки таким образом, что оболочка покрывает участок передней кромки корпуса лопатки;
при этом оболочка включает в себя концевой участок законцовки, который расположен ближе к концевой стороне законцовки лопатки ротора вентилятора в продольном направлении, чем конец законцовки корпуса лопатки для покрытия конца законцовки корпуса лопатки, и который проходит от участка передней кромки корпуса лопатки к участку задней кромки корпуса лопатки, и заканчивается расположенным ниже по потоку концевым участком концевого участка законцовки, и
расположенный ниже по потоку концевой участок концевого участка законцовки оболочки расположен в пределах диапазона 20% лопатки ротора вентилятора в направлении ширины от участка задней кромки лопатки ротора вентилятора или выступает ниже по потоку, чем участок задней кромки корпуса лопатки.

2. Лопатка ротора вентилятора для реактивного двигателя летательного аппарата по п. 1, отличающаяся тем, что оболочка изготовлена из металлического материала.



 

Похожие патенты:

Лопатка ротора содержит корпус лопатки ротора и участок хвостовика лопатки ротора, выполненный за одно целое с корпусом лопатки ротора. Корпус лопатки ротора образован укладкой множества композитных листов, каждый из которых изготовлен из волокон и матричной смолы, и включает множество первых групп композитных листов и множество вторых групп композитных листов, расположенных в направлении толщины лопатки.

Легкая лопатка компрессора из композиционного материала с металлической матрицей. Лопатка включает плетеную ткань, погруженную в легкий алюминиево-литиевый сплав.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) газотурбинного двигателя (ГТД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) газотурбинного двигателя (ГТД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) газотурбинного двигателя (ГТД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) газотурбинного двигателя (ГТД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик.

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано для изготовления лопаток вентиляторов из пенополиуретановых материалов. В способе, согласно которому в матрицу заданной формы, выполненную из пропитанного эпоксидной смолой стекловолокнистого материала, помещают заготовку из стекловолокнистого материала и производят силовую обработку заготовки под давлением, при этом в процессе помещения заготовки в матрицу производят ее пропитку смесью эластолита и изоционата, выбираемых в соотношении 1:1, причем смешение эластолита и изоционата осуществляют непосредственно перед пропиткой заготовки, а силовую обработку заготовки для придания ей формы лопасти вентилятора под давлением 290-350 кПа осуществляют в течение 30 с после размещения заготовки в матрицу заданной формы с последующей выдержкой, по крайней мере, в течение 30-40 минут до извлечения готовой лопасти из матрицы.

Изобретение относится к области турбинных двигателей, а именно к способу изготовления металлического усиления для лопатки рабочего колеса турбинного двигателя. Способ последовательно включает этап расположения металлических скоб в формующий инструмент, имеющий матрицу и пуансон, при этом металлические скобы представляют собой металлические секции с прямолинейной формой, согнутые в форму U или V; и этап горячего изостатического прессования металлических скоб, вызывающий интеграцию металлических скоб таким образом, чтобы получить сжатую металлическую часть.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении металлического элемента жесткости композитной или металлической лопатки турбомашины.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик.

Настоящее изобретение относится к статору компрессора осевой турбомашины. Статор содержит кольцевой ряд основных лопаток (26) статора и дополнительные лопатки (34), каждая из которых связана с основной лопаткой (26).

При изготовлении лопатки турбинного двигателя из композиционного материала изготавливают волокнистую заготовку в виде единого цельного элемента посредством многослойного тканья.

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано при изготовлении металлического элемента усиления, предназначенного для установки на переднюю или заднюю кромку композитной лопатки турбомашины.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) газотурбинного двигателя (ГТД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) газотурбинного двигателя (ГТД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) газотурбинного двигателя (ГТД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик.

Роторная лопатка, имеющая платформу, корневую часть, присоединенную к платформе, и поверхность, оканчивающуюся в концевой части и имеющую в поперечном сечении аэродинамическую форму.

Турбомашина содержит первый и второй последовательные кольцевые ряды неподвижных лопаток. Каждая лопатка второго ряда проходит в радиальной плоскости, проходящей между задними кромками двух последовательных лопаток первого ряда, причем шаг между этими двумя лопатками первого ряда больше шага между другими лопатками первого ряда.

Изобретение относится к области турбинных двигателей, а именно к способу изготовления металлического усиления для лопатки рабочего колеса турбинного двигателя. Способ последовательно включает этап расположения металлических скоб в формующий инструмент, имеющий матрицу и пуансон, при этом металлические скобы представляют собой металлические секции с прямолинейной формой, согнутые в форму U или V; и этап горячего изостатического прессования металлических скоб, вызывающий интеграцию металлических скоб таким образом, чтобы получить сжатую металлическую часть.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении металлического элемента жесткости композитной или металлической лопатки турбомашины.
Наверх