結(jié)構(gòu)的疊層46，并且更具體地是設(shè)置在外部復(fù)合結(jié)構(gòu)38的凹口 40中的交錯的至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段42和至少兩個(gè)插入件區(qū)段44，使得外部復(fù)合結(jié)構(gòu)38中的包繞的復(fù)合材料層能夠滿足所有機(jī)械要求，由此不需要穿過插入件區(qū)段38發(fā)生負(fù)載轉(zhuǎn)移。當(dāng)彈性體材料用于構(gòu)成至少兩個(gè)插入件區(qū)段44時(shí)，彈性體材料的高可塑性和伸長能力允許外部復(fù)合結(jié)構(gòu)38以來自至少兩個(gè)插入件區(qū)段44的較小阻力甚至在諸如當(dāng)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)卷吸外物時(shí)可能發(fā)生的嚴(yán)重沖擊負(fù)載下變形。
[0038]用于制作本公開的混合渦輪葉片10的典型方法包括但不限于使用高壓釜和壓縮模制技術(shù)制造外部復(fù)合結(jié)構(gòu)38和包括單獨(dú)的或作為一個(gè)單元(共同固化)的層疊的夾層結(jié)構(gòu)的疊層46.在本公開的一個(gè)制造方法中，包括層疊的夾層結(jié)構(gòu)的疊層46預(yù)先制造。多個(gè)復(fù)合材料層層合來生成外部復(fù)合結(jié)構(gòu)38的一部分，其中外部復(fù)合結(jié)構(gòu)38的部分包括凹口 40。至少兩個(gè)插入?yún)^(qū)段44設(shè)置在凹口 40中，并且包括至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段42的附加復(fù)合材料層層合，使得設(shè)置在其間且覆蓋至少兩個(gè)插入件區(qū)段44的附加的復(fù)合材料層和外部復(fù)合結(jié)構(gòu)38的最終期望厚度被達(dá)到，并且產(chǎn)生了外部復(fù)合結(jié)構(gòu)38的完整型式。外部復(fù)合結(jié)構(gòu)38的完整型式然后遭受將復(fù)合材料鞏固和連結(jié)在一起的過程，并且該過程還將至少兩個(gè)插入件區(qū)段44連結(jié)到相鄰的形成至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段41和外部復(fù)合結(jié)構(gòu)38的復(fù)合材料。鞏固和連結(jié)過程通常由高壓釜技術(shù)執(zhí)行，備選地是壓縮模制技術(shù)，并且備選地是樹脂模制技術(shù)。高壓釜技術(shù)、壓縮模制技術(shù)和樹脂模制技術(shù)僅提供為鞏固和連結(jié)過程的示例，并且不隱含對本公開內(nèi)容的限制。
[0039]在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，包括層疊的夾層結(jié)構(gòu)的疊層46通常由人工或機(jī)器層合來構(gòu)成。如前文所提到的，在復(fù)合材料的情況中，在技術(shù)人員的技術(shù)水平內(nèi)，將纖維絲模量和定向選擇成保持整個(gè)翼型件部分剛度，以在離心負(fù)載和空氣動力負(fù)載下減小葉片的結(jié)構(gòu)彎曲。
[0040]本公開的若干實(shí)施例的前述描述已經(jīng)出于圖示的目的而呈現(xiàn)。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述和示出了本公開，但應(yīng)清楚理解的是，本公開僅意圖通過圖示和實(shí)例的方式，而不通過限制的方式取得。明顯的是，鑒于以上教導(dǎo)，本公開的許多修改和變型是可能的。因此，本公開的精神和范圍將僅由所附權(quán)利要求的用語限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種混合渦輪葉片，包括: 柄部部分；以及 翼型件部分，其包括外部復(fù)合結(jié)構(gòu)并具有形成在其中的凹口，所述翼型件部分包括: 至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段，其具有第一密度； 至少兩個(gè)插入件區(qū)段，其各自具有小于所述第一質(zhì)量密度的第二質(zhì)量密度，所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段以與所述至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段成交錯層疊關(guān)系設(shè)置，并限定所述至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段和所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段的交錯疊層， 其中所述至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段和所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段的交錯疊層設(shè)置在所述凹口中，并且沿弦向、翼展方向延伸且延伸穿過所述翼型件部分的顯著厚度， 其中所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段的最外層連結(jié)到所述外部復(fù)合結(jié)構(gòu)，以及 其中所述外部復(fù)合結(jié)構(gòu)、所述至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段和所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段一起限定翼型件形狀。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合渦輪葉片，其特征在于，所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段具有足夠的剛度和尺寸穩(wěn)定性來保持所述翼型件形狀，并且其中所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段具有足夠的可塑性和柔性來符合所述凹口。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合渦輪葉片，其特征在于，所述至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段包括多個(gè)復(fù)合材料層，其包括植入基質(zhì)粘合劑中的纖維絲。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合渦輪葉片，其特征在于，所述至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段包括植入環(huán)氧樹脂基質(zhì)粘合劑中的石墨纖維。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合渦輪葉片，其特征在于: 所述翼型件部分具有設(shè)計(jì)操作溫度，并且還包括附接到所述柄部部分的葉片根部、葉片末梢，以及朝所述葉片末梢向外延伸且朝所述葉片根部向內(nèi)延伸的徑向軸線，并且其中所述至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段和所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段的交錯疊層基本從所述葉片根部延伸至所述葉片末梢。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合渦輪葉片，其特征在于，所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段在所述設(shè)計(jì)操作溫度下保持尺寸穩(wěn)定性。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合渦輪葉片，其特征在于，還包括設(shè)置在所述外部復(fù)合結(jié)構(gòu)的壓力側(cè)的至少一部分和吸入側(cè)的至少一部分上且連結(jié)到它們的防腐蝕涂層。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合渦輪葉片，其特征在于，所述第一質(zhì)量密度具有從大約1.4克每立方厘米到大約2.0克每立方厘米的范圍。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合渦輪葉片，其特征在于，所述第二質(zhì)量密度具有從大約0.0l克每立方厘米到大約0.9克每立方厘米的范圍。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合渦輪葉片，其特征在于，所述復(fù)合外部結(jié)構(gòu)具有第一體積，并且所述至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段和所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段的所述交錯疊層具有第二體積，并且其中所述第二體積具有對應(yīng)于所述第一體積的至少大約百分之十的值。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合渦輪葉片，其特征在于，所述至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段的厚度大約為所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段中的每一個(gè)的厚度的數(shù)量級。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合渦輪葉片，其特征在于，各個(gè)所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段中的插入件末端構(gòu)造成提供翼型件部分優(yōu)化。13.一種混合渦輪葉片，包括: 柄部部分；以及 翼型件部分，其包括具有第一質(zhì)量密度的復(fù)合外部結(jié)構(gòu)和凹口，以及具有第一密度的至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段，以及具有小于所述第一質(zhì)量密度的第二質(zhì)量密度的至少兩個(gè)插入件區(qū)段，所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段以與所述至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段成交錯層疊關(guān)系設(shè)置，并限定所述至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段和所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段的交錯疊層， 其中所述至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段和所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段的所述交錯疊層設(shè)置在所述凹口中，并且沿弦向、翼展方向延伸且延伸穿過所述翼型件部分的顯著厚度， 其中所述復(fù)合外部結(jié)構(gòu)和所述至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段和所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段的所述交錯疊層一起限定翼型件形狀，其中所述至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段和所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段的所述交錯疊層具有足夠的剛度和尺寸穩(wěn)定性來保持所述翼型件形狀，并且具有足夠的可塑性和柔性來符合所述凹口， 其中所述復(fù)合外部結(jié)構(gòu)和所述至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段包括多個(gè)復(fù)合材料層，其包括植入基質(zhì)粘合劑中的纖維絲，以及 其中所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段包括選自熱塑性材料、熱固性材料、金屬、蜂窩狀陶瓷、硅樹脂和它們的組合組成的集合的材料。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的混合渦輪葉片，其特征在于，所述第一質(zhì)量密度具有從大約1.4克每立方厘米到大約2.0克每立方厘米的范圍。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的混合渦輪葉片，其特征在于，所述第二質(zhì)量密度具有從大約0.0l克每立方厘米到大約0.9克每立方厘米的范圍。16.一種制造混合渦輪葉片的方法，包括: 層合多個(gè)復(fù)合材料層來形成復(fù)合外部結(jié)構(gòu)的一部分，所述復(fù)合外部結(jié)構(gòu)的所述部分包括凹口；以及 將至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段和至少兩個(gè)插入件區(qū)段的交錯疊層設(shè)置在所述凹口中，沿弦向、翼展方向延伸且延伸穿過所述混合渦輪葉片的顯著厚度。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括: 層合附加的復(fù)合區(qū)段和附加的插入件區(qū)段，以便實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段和至少兩個(gè)插入件區(qū)段的交錯疊層的最終期望厚度；以及 鞏固和連結(jié)至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段和至少兩個(gè)插入件區(qū)段的所述交錯疊層和所述復(fù)合外部結(jié)構(gòu)的所述完整型式。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段和至少兩個(gè)插入件區(qū)段的所述交錯疊層和所述復(fù)合外部結(jié)構(gòu)的所述完整型式的所述鞏固和連結(jié)包括使用高壓釜技術(shù)、壓縮模制技術(shù)和樹脂模制技術(shù)中的至少一種。19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括在將所述交錯疊層設(shè)置在所述凹口中之前預(yù)先制造至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段和至少兩個(gè)插入件區(qū)段的所述交錯疊層的步驟。20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段和至少兩個(gè)插入件區(qū)段的所述交錯疊層的所述完整型式滿足所述混合渦輪葉片的所有機(jī)械負(fù)載承載要求，使得不需要發(fā)生穿過所述至少兩個(gè)插入件區(qū)段的負(fù)載轉(zhuǎn)移。
【專利摘要】一種包括柄部(12)部分和翼型件部分(14)的渦輪葉片(10)，以及制造方法。翼型件部分包括復(fù)合外部結(jié)構(gòu)(38)，其具有形成在其中的凹口，以及設(shè)置在凹口中的至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段和至少兩個(gè)插入件區(qū)段的交錯疊層(46)。外部復(fù)合結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段具有第一密度。至少兩個(gè)插入件區(qū)段具有小于第一質(zhì)量密度的第二質(zhì)量密度。復(fù)合外部結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)復(fù)合區(qū)段和至少兩個(gè)插入件區(qū)段的交錯疊層一起限定翼型件部分，其滿足前述混合渦輪葉片的所有機(jī)械負(fù)載承載要求，使得不需要發(fā)生穿過前述至少兩個(gè)插入件區(qū)段的負(fù)載轉(zhuǎn)移。
【IPC分類】F04D29/32, F01D5/28
【公開號】CN105008670
【申請?zhí)枴緾N201480010019
【發(fā)明人】R.A.斯普尼爾, W.W-l.林, J.C.施林, D.J.沈, P.K.加達(dá)夫, G.C.格梅恩哈德特
【申請人】通用電氣公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2014年2月11日
【公告號】CA2901235A1, US20140294594, WO2014130292A1