复合材料翼以及复合材料翼的制造方法与流程

本发明涉及例如作为构成涡轮风扇发动机的静翼使用的复合材料翼以及复合材料翼的制造方法。

背景技术：

在上述那样的涡轮风扇发动机中通常具备：向发动机主体内导入空气的动翼、和对由该动翼导入的空气流进行整流的静翼亦即导流叶片。

为了应对近年来以提高涡轮风扇发动机的燃油效率为目的的高涵道比(bypass ratio)化的要求，而存在增大风扇直径的趋势，伴随于此，当务之急是实现涡轮风扇发动机的轻型化。

作为对空气流进行整流的静翼亦即导流叶片，例如为使用环氧树脂等热固化性树脂和碳纤维等强化纤维的复合材料的复合材料翼，从而实现其自身的轻型化。在使用这样的复合材料的导流叶片的情况下，与金属制的导流叶片相比耐磨性较差，因此利用环氧类的薄膜粘接剂(硬质粘接剂)将防腐用的金属套接合于特别容易磨损的前缘部(前缘及其附近)，从而避免磨损(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2001-041002号公报

在上述的导流叶片的情况下，由复合材料形成的复合材料翼主体，通过模具成型、机械加工进行余料去除、将前缘加工为弯曲状的前缘倒角加工来制作，但前缘倒角加工主要通过手工作业完成，因此存在该前缘倒角加工花费很多时间精力的问题，解决该问题成为当前的课题。

技术实现要素：

本发明是着眼于上述当前的课题所做出的，目的在于提供一种制造时间短且制造成本低的复合材料翼以及复合材料翼的制造方法。

本发明的第一实施方式的复合材料翼具备：复合材料翼主体，其通过模具成型得到且由热固化性树脂或者热塑性树脂与强化纤维的复合材料形成；和金属套，其经由对丝网浸渍硬质粘接剂而成的薄膜粘接剂而与包括所述复合材料翼主体的前缘及其附近的前缘部接合，来覆盖该前缘部，其中，在所述复合材料翼主体的所述前缘部的所述前缘配置有切缺部，该切缺部是在将所述模具成型后残留于所述前缘的余料去除的阶段形成的且不需要进行前缘倒角加工。

在本发明中，在通过模具成型制作了由热固化性树脂或者热塑性树脂与强化纤维的复合材料形成的复合材料翼主体之后，通过机械加工将残留于该复合材料翼主体的前缘部的前缘的余料去除。

在该余料去除的阶段，若在前缘形成不需要进行前缘倒角加工的切缺部，则可以不进行基于手工作业的前缘倒角加工，因此与遍布复合材料翼主体的整个长度(span)进行手工作业的前缘倒角加工的情况相比，相当于该切缺部的部分能够实现缩短制造时间以及减少制造成本。

在本发明的复合材料翼中，具有能够实现缩短制造时间以及减少制造成本这样非常优异的效果。

附图说明

图1是采用本发明的一个实施例的复合材料翼作为导流叶片的涡轮风扇发动机的简略剖面说明图。

图2是图1的导流叶片的端部的放大立体说明图。

图3A是基于图2的A-A线位置的部分剖面说明图。

图3B是基于图2的B-B线位置的部分剖面说明图。

图4A是表示图2的A-A线位置的余料的机械加工去除量以及手工作业去除量的部分剖面说明图。

图4B是表示图2的B-B线位置的余料的机械加工去除量的部分剖面说明图。

具体实施方式

以下基于附图来说明本发明。

图1～图4B示出本发明的复合材料翼的一个实施例，在该实施例中，列举本发明的复合材料翼是作为构成涡轮风扇发动机的静翼的导流叶片的情况为例进行说明。

如图1所示，涡轮风扇发动机1利用具有多个扇片3a的风扇3，将从前方(图示左方)的空气进入口2进入的空气送入发动机内缸4内的压缩机5，并向被该压缩机5压缩后的空气喷射燃料使其在燃烧室6燃烧，通过由此产生的高温气体的膨胀，使高压涡轮7以及低压涡轮8绕轴心CL旋转。

在该涡轮风扇发动机1中，在覆盖风扇3的多个扇片3a的导流罩9的内周面与发动机内缸4的外周面之间的旁通流路上，配置有作为多个静翼的导流叶片10，这些导流叶片10在发动机内缸4的周围以等间隔配置，以便对在旁通流路流动的旋转空气流进行整流。

如图2以及图3A所示，该导流叶片10具备：复合材料翼主体11，其由复合材料形成；金属套12，其对包括复合材料翼主体11的前缘11a及其附近的翼面(前缘附近)11b的前缘部11A进行覆盖。

复合材料翼主体11将环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等热固化性树脂或者聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚等热塑性树脂、与碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等强化纤维的复合材料作为构成材料，通过模具成型而得到。

另一方面，金属套12由钛合金制或者不锈钢制的壁厚为0.2mm左右的薄板形成，具有分别与复合材料翼主体11的前缘部11A的前缘11a以及翼面11b对应的弯曲部12a以及平面部12b。该金属套12通过厚度为0.2mm左右的薄膜粘接剂13而与复合材料翼主体11的前缘部11A接合，其中薄膜粘接剂13通过使丝网浸渍硬质粘接剂例如硬且固化的环氧类的粘接剂而形成，复合材料翼主体11的前缘部11A形成为比复合材料翼主体11的翼中央11c薄金属套12以及薄膜粘接剂13的厚度。

在该情况下，如图3B所示，在复合材料翼主体11的前缘部11A的前缘11a配置有切缺部11d。

在此，如图4A所示，在模具成型后的复合材料翼主体11的前缘11a残留的余料，通过机械加工沿切削线C去除机械加工去除量余料15，接着通过作为前缘倒角加工的手工作业来去除手工作业去除量余料16。

另一方面，切缺部11d与上述机械加工同时形成，或者仅通过上述机械加工之后的机械加工形成。即，使残留于前缘11a的余料包括前缘11a的一部分以及上述手工作业去除量余料16，如图4B所示，沿切削线C将其作为机械加工去除量余料15去除而形成。因此该切缺部11d不需要通过手工作业进行前缘倒角加工。

在该实施例中，切缺部11d配置于前缘11a的翼宽度方向的多个位置，均作为薄膜粘接剂13的硬质粘接剂的粘接剂储存部发挥功能。

不需要进行前缘倒角加工的切缺部11d的翼宽度方向的长度优选为50～150mm，翼弦方向的长度优选为翼弦宽度的5％以下。另外如上述那样，在将切缺部11d配置于前缘11a的翼宽度方向的多个位置的情况下，相互的间隔即需要进行前缘倒角加工的部分的长度优选为5～10mm。

在上述导流叶片10的制造工序中，在制作复合材料翼主体11情况下，首先，在通过模具成型得到由热固化性树脂或者热塑性树脂与强化纤维的复合材料形成的复合材料翼主体11之后，如图4A所示，沿切削线C通过机械加工将残留于复合材料翼主体11的前缘11a的余料中的机械加工去除量余料15去除，接着通过作为前缘倒角加工的手工作业，将手工作业去除量余料16去除。

在该余料去除的阶段，使残留于前缘11a的余料包括前缘11a的一部分以及上述手工作业去除量余料16，如图4B所示，沿切削线C将其作为机械加工去除量余料15去除，从而形成切缺部11d。

这样，在余料去除的阶段，若在前缘11a形成切缺部11d，则可以不对该切缺部11d进行基于手工作业的前缘倒角加工，因此与遍布复合材料翼主体11的整个长度进行基于手工作业的前缘倒角加工的情况相比，能够实现缩短制造时间以及减少制造成本。

另外，在该实施例的导流叶片10中，将不需要进行前缘倒角加工的切缺部11d配置于前缘11a的翼宽度方向的多个位置，因此进一步减少前缘倒角加工的手工作业，该部分相应地实现缩短制造时间以及减少制造成本。

在上述实施例中，列举本发明的复合材料翼是作为构成涡轮风扇发动机1的静翼的导流叶片10的情况为例进行了说明，但不限定于此，例如除了能够将本发明用于涡轮风扇发动机的扇片之外，还能够用于旋翼机的转子片、尾旋片。

本发明的复合材料翼以及复合材料翼的制造方法的构成不限定于上述的实施例。

本发明的第一实施方式的复合材料翼具备：复合材料翼主体，其通过模具成型得到且由热固化性树脂或者热塑性树脂与强化纤维的复合材料形成；和金属套，其经由对丝网浸渍硬质粘接剂而成的薄膜粘接剂而与包括所述复合材料翼主体的前缘及其附近的前缘部接合，来覆盖该前缘部，其中，在所述复合材料翼主体的所述前缘部的所述前缘配置有切缺部，该切缺部是在将所述模具成型后残留于所述前缘的余料去除的阶段形成的且不需要进行前缘倒角加工。

在本发明的第一实施方式中，在通过模具成型制作了由热固化性树脂或者热塑性树脂与强化纤维的复合材料形成的复合材料翼主体之后，通过机械加工将残留于该复合材料翼主体的前缘部的前缘的余料去除。

在该余料去除的阶段，若在前缘形成不需要进行前缘倒角加工的切缺部，则可以不进行基于手工作业的前缘倒角加工，因此与遍布复合材料翼主体的整个长度(span)进行手工作业的前缘倒角加工的情况相比，相当于该切缺部的部分能够实现缩短制造时间以及减少制造成本。

在本发明的第二实施方式中构成为，所述切缺部配置于所述前缘的翼宽度方向的多个位置，作为所述薄膜粘接剂的硬质粘接剂的粘接剂储存部发挥功能。

根据本发明的第二实施方式，将不需要进行前缘倒角加工的切缺部配置于前缘的翼宽度方向的多个位置，因此进一步减少前缘倒角加工的手工作业，该部分相应地能够实现缩短制造时间以及减少制造成本。

本发明的第三实施方式构成为，在制造权利要求1或2所述的复合材料翼时，在将所述复合材料翼主体的模具成型后残留于所述前缘部的所述前缘的余料去除的阶段，在所述前缘形成不需要进行前缘倒角加工的切缺部。

附图标记说明：10…导流叶片(复合材料翼)；11…复合材料翼主体；11A…前缘部；11a…前缘；11b…翼面(前缘附近)；11d…切缺部；12…金属套；13…薄膜粘接剂；15…机械加工去除量余料；16…手工作业去除量余料。