本發(fā)明大體上涉及渦輪機(jī)槳葉，更確切地說(shuō)，涉及包括內(nèi)部加固網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的渦輪機(jī)槳葉，所述內(nèi)部加固網(wǎng)格結(jié)構(gòu)用于改善剛度和振動(dòng)性能。

背景技術(shù)：
在燃?xì)鉁u輪機(jī)中，空氣在壓縮機(jī)中壓縮并在燃燒室中與燃料混合，從而生成熱燃燒氣體。能量從渦輪機(jī)級(jí)中的氣體中提取出來(lái)，以用于為壓縮機(jī)提供動(dòng)力并對(duì)外作功。每個(gè)渦輪機(jī)級(jí)包括具有一排噴嘴輪葉的靜止渦輪機(jī)噴嘴，所述噴嘴輪葉將燃燒氣體排到對(duì)應(yīng)的一排渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片或槳葉中。每個(gè)葉片所包括的翼型的翼展從一體式平臺(tái)沿徑向朝外延伸，所述一體式平臺(tái)界定了徑向上的內(nèi)部流路邊界。所述平臺(tái)與支撐燕尾榫接合成一體，其中所述支撐燕尾榫具有安裝在燕尾榫槽中的對(duì)應(yīng)凸起，所述燕尾榫槽形成于支撐轉(zhuǎn)子盤的周界上。所述渦輪機(jī)葉片通常是中空的，內(nèi)部具有冷卻回路，所述冷卻回路經(jīng)特定配置以冷卻翼型中的不同部分，從而在操作期間避免流過(guò)所述不同部分上方的燃燒氣體產(chǎn)生不同熱負(fù)荷。所述渦輪機(jī)翼型包括大體凹入的壓力側(cè)以及外周形狀與所述壓力側(cè)相反的大體外凸的吸入側(cè)，所述翼型的翼展從所述平臺(tái)處的葉根開始沿徑向延伸至徑向上的外尖端，并且所述翼型的翼弦沿軸向在相對(duì)的前緣與后緣之間延伸。所述翼型具有典型的月牙形徑向輪廓(即截面)，所述輪廓從前緣開始往后延伸時(shí)，厚度急速增大至最大寬度(即翼型的隆起區(qū)域)，隨后寬度逐漸變細(xì)或變小，直至相對(duì)較薄的翼型后緣。在構(gòu)造典型的CMC(陶瓷基復(fù)合材料)葉片的過(guò)程中，從葉片的一側(cè)開始(吸入側(cè)或壓力側(cè))，將多個(gè)板片疊放到模具表面。隨著疊放過(guò)程的繼續(xù)，這些板片到達(dá)葉片翼型的中點(diǎn)或中央。在此點(diǎn)處，將心軸插入模具中，這樣，當(dāng)心軸材料熔出時(shí)，便形成了中空空腔。此心軸含有板片包裹材料，這樣可在垂直的“葉根至葉尖”的方向上形成薄壁特征。所述心軸可由多種不同材料制成，包括純錫、錫合金等，或者也可以使用由硅/硼制成的可吸收心軸。在將心軸放置到模具中之后，可繼續(xù)整個(gè)葉片的葉片疊放過(guò)程。在當(dāng)前制造過(guò)程中，葉片往往會(huì)變平，也就是說(shuō)，所述葉片會(huì)失去其弧形的翼型形狀。另外，可通過(guò)提高剛度和振動(dòng)性能來(lái)改善現(xiàn)有槳葉。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
在一個(gè)示例性實(shí)施例中，一種用于制造陶瓷基復(fù)合材料(CMC)渦輪機(jī)葉片的心軸組件包括：葉尖段，所述葉尖段包括壓力側(cè)和吸入側(cè)；以及葉根段，所述葉根段包括壓力側(cè)和吸入側(cè)。在葉尖段與葉根段之間，從一側(cè)到另一側(cè)疊放有多個(gè)CMC板片。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，使用多部件心軸來(lái)組裝渦輪機(jī)槳葉，在所述多部件心軸中，陶瓷基復(fù)合材料(CMC)板片置于所述心軸的各部件之間。所述渦輪機(jī)槳葉包括形成為翼型形狀的壓力側(cè)和吸入側(cè)。所述壓力側(cè)與所述吸入側(cè)被分隔開并且界定了中空中央段。所述CMC板片界定了所述中空中央段內(nèi)的內(nèi)部加固網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。在又一個(gè)示例性實(shí)施例中，一種用于構(gòu)造渦輪機(jī)槳葉的方法包括以下步驟：(a)組裝心軸，所述心軸包括具有壓力側(cè)和吸入側(cè)的葉尖段、具有壓力側(cè)和吸入側(cè)的葉根段以及疊放于所述葉尖段與所述葉根段之間的多個(gè)陶瓷基復(fù)合材料(CMC)板片；(b)用CMC層包裹所述心軸的壓力側(cè)和吸入側(cè)，并將所述壓力側(cè)緊固到所述吸入側(cè)；以及(c)移除所述心軸。附圖說(shuō)明圖1所示為當(dāng)前的CMC槳葉組合模構(gòu)造；圖2所示為包括CMC板片的示例性心軸組件；圖3為CMC板片的平面圖；圖4為連接和對(duì)中結(jié)構(gòu)的近距視圖；以及圖5所示為用圖2至圖4中所示的心軸組件制造的中空CMC葉片。具體實(shí)施方式圖1所示為現(xiàn)有的CMC槳葉組合模構(gòu)造。心軸12包括前緣段14和后緣段16，兩者栓接在一起。心軸12通常由錫制成。所述心軸的壓力側(cè)包裹有CMC層以形成槳葉的壓力側(cè)18，并且吸入側(cè)包裹有對(duì)應(yīng)的CMC層以形成槳葉的吸入側(cè)20。壓力側(cè)18與吸入側(cè)20緊固在一起，并且心軸12通常通過(guò)熔化過(guò)程而被移除。參看圖2，本發(fā)明提供了一種中空CMC槳葉，所述中空CMC槳葉具有內(nèi)部加固網(wǎng)格結(jié)構(gòu)以改善剛度和振動(dòng)性能。圖2所示的心軸組件30包括具有壓力側(cè)和吸入側(cè)的葉尖段32，以及同樣具有壓力側(cè)和吸入側(cè)的葉根段34。一個(gè)或多個(gè)中間段36可置于葉尖段32與葉根段34之間。在優(yōu)選構(gòu)造中，葉尖段32包括前緣部件38，前緣部件38連接到后緣部件40。相似地，葉根段34包括前緣部件42和后緣部件44，并且中間段36包括前緣部件46和后緣部件48。所述部件中的每一者都具有周界壁50，周界壁50界定了空腔。在組裝期間，在用CMC層包裹所述心軸之后，由周界壁50界定的空腔提供了槳葉內(nèi)的中空段。參看圖2和圖4，所述心軸段經(jīng)由(連接器)對(duì)中墊片52和對(duì)中槽54(連接器收納器)而彼此連接。在組裝所述心軸之前，已疊放多個(gè)CMC板片56(在多個(gè)位置處)，并且所述多個(gè)CMC板片56被置于各個(gè)心軸段32、34、36之間。如圖3所示，所述CMC板片56的形狀對(duì)應(yīng)于彼此之間設(shè)置有CMC板片56的葉尖段和葉根段中相應(yīng)部件的橫截面。所述CMC板片56包括對(duì)中開口58，對(duì)中墊片52中的各個(gè)墊片穿過(guò)對(duì)中開口58而設(shè)置成與墊片槽54接合。在一個(gè)示例性構(gòu)造過(guò)程中，在槳葉組裝完成之后，心軸段32、34、36在熔出階段中移除，在所述熔出階段中，心軸段熔化并穿過(guò)CMC板片56中的對(duì)中開口58。圖中所示對(duì)中墊片52為矩形形狀，位于心軸部件的底部。對(duì)中墊片52將下方的一組心軸互鎖在一起，所述心軸之間具有“板片疊層”堆疊，所述堆疊具有相同的開口以使所述堆疊可以插入恰當(dāng)?shù)奈恢?。?duì)中墊片52和墊片槽54還可具有其他形狀，例如(但不限于)三角形、正方形、十字形、T形以及其他幾何形狀?？墒褂梅剖下葆?Phillipscross)(陽(yáng)螺紋突出物(maleboss))將心軸鎖定在恰當(dāng)位置。在熔出過(guò)程之后，參看圖5，形成了CMC薄壁式加固網(wǎng)格結(jié)構(gòu)60，所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)能夠?yàn)镃MC層所構(gòu)成的中空翼型62提供額外的剛度和更高的振動(dòng)性能。槳葉仍是輕質(zhì)的，并且具有多個(gè)開口，所述開口能實(shí)現(xiàn)空腔內(nèi)的氣體流動(dòng)或壓縮。優(yōu)選地，根據(jù)中空槳葉內(nèi)的高應(yīng)力區(qū)域來(lái)配置和定位壁結(jié)構(gòu)。在一種構(gòu)造渦輪機(jī)槳葉的方法中，心軸30組裝后包括：具有壓力側(cè)和吸入側(cè)的至少一個(gè)葉尖段32；具有壓力側(cè)和吸入側(cè)的葉根段34；以及在葉尖段32與葉根段34之間從一側(cè)疊放到另一側(cè)的CMC板片56。心軸30的壓力側(cè)和吸入側(cè)包裹有CMC層，并且所述壓力側(cè)與所述吸入側(cè)緊固在一起。隨后，移除心軸段32、34，這樣，CMC層和CMC加固結(jié)構(gòu)便界定了渦輪機(jī)槳葉。所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)用于在制造過(guò)程中防止葉片變平。此外，所述CMC板片還在翼型中的高應(yīng)力區(qū)域處起到加固作用，同時(shí)改善振動(dòng)性能。相似地，所述加固結(jié)構(gòu)改善了渦輪機(jī)槳葉的剛度，同時(shí)保持了輕質(zhì)的構(gòu)造。盡管已結(jié)合當(dāng)前被視為最實(shí)際且優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)了解，本發(fā)明并不限于所揭示的實(shí)施例，相反，本發(fā)明意圖涵蓋符合所附權(quán)利要求書的精神和范圍的各種修改和等效布置。