复合材料制品的附件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种燃气涡轮发动机复合材料翼型件，确切地说，涉及一种用于安装在飞机燃气涡轮发动机中的复合材料翼型件的金属附件。
【背景技术】
[0002]涡轮风扇发动机型旁路燃气涡轮发动机通常包括前置的风扇和增压压缩机、中间的核心发动机和尾部的低压动力涡轮机。低压涡轮机通过低压轴以可旋转方式驱动所述风扇和增压压缩机，所有这些部件共同形成低压转子。因此已开发复合材料翼型件，用于增压压缩机的可旋转级中、设置在动叶上游与下游之间的定子叶片中以及风扇部分(风扇出口导叶)等其他发动机部分中。
[0003]众所周知，可使用复合材料制造飞机燃气涡轮发动机动叶和静叶翼型件。难以将复合材料翼型件附接到金属附件上，以将动叶或静叶安装到发动机的金属转子或定子部分上。此问题是由于载荷大小以及部件大小有限而引起的。通常，这些复合材料零件的附件是该实施过程中较为有难度的部分。通常，需要利用复合材料的减轻重量和金属接口的复杂加工来得到一体式复合材料/金属系统。过去，这两个系统通过简单粘结来连接在一起。这些粘结所承受的力和力矩趋于使复合材料翼型件与动叶或静叶的金属底座脱离。
[0004]因此十分需要提供可将复合材料翼型件稳固且牢固地安装在燃气涡轮发动机转子和风扇架组件中、以抵制趋于使复合材料翼型件与动叶或静叶的金属底座脱离的力和力矩并且改进翼型件和风扇架组件的寿命的支架。更广泛地说，十分需要提供稳固且牢固地安装复合材料零件以抵制趋于使复合材料元件与该零件上的金属底座脱离的力和力矩的支架。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种复合材料制品，所述复合材料制品包括复合材料部件，所述复合材料部件在高度方向上从部件底部延伸到部件尖端并且在长度方向上延伸在隔开的部件第一边缘与第二边缘之间。所述复合材料部件包括多个层片，所述层片具有在宽度方向上隔开的层片第一侧和第二侧以及它们之间的层片边缘。所述复合材料部件安装到翼梁上，所述翼梁包括柄，所述柄在高度方向上从低于所述部件底部的位置向上穿过所述部件底部延伸到所述复合材料部件中。柄上端设有大体上或者全部嵌入所述复合材料部件中的翼片(tab)，所述翼片包括在高度方向上隔开的翼片底部和翼片尖端。所述复合材料部件的至少一个层片表面图案与所述翼片上的至少一个翼梁表面图案接触并且大体一致。
[0006]所述翼梁表面图案可包括隔开的翼梁表面突起，所述突起之间具有翼梁表面空间，并且所述翼梁表面突起从所述翼梁向外延伸并且设置在所述层片表面图案中的丝束(tow)之间。所述丝束是所述翼梁表面空间中的层叠丝束。
[0007]所述翼梁表面图案可包括:隔开的翼梁表面突起，所述翼梁表面突起之间具有翼梁表面空间；所述层片表面图案中的丝束；介于所述层片表面图案中的所述丝束之间的层片表面凹部；以及设置在所述翼梁表面空间之间以及所述翼梁表面突起之间的丝束。所述翼梁表面图案可为褶皱状或波状，其中所述翼梁表面空间和所述翼梁表面突起连续延伸，所述隔开的翼梁表面突起限定翼梁峰部，所述翼梁表面空间限定翼梁谷部(trough)，并且所述丝束设置在所述翼梁谷部内以及所述翼梁峰部之间。
[0008]所述翼梁表面图案可包括分段翼梁表面空间并且翼梁表面突起可以分段并且包括分段翼梁表面突起的第一排和第二排以及分段翼梁表面空间。所述分段翼梁表面突起的所述第一排与所述分段翼梁表面突起的所述第二排之间成第一角度，所述分段翼梁表面空间的所述第一排与所述分段翼梁表面空间的所述第二排成所述第一角度，并且第一组和第二组所述丝束分别设置在所述分段翼梁表面空间的所述第一排和第二排内。所述第一角度可为90度。所述分段翼梁表面突起的所述第一排可以与所述翼梁的翼片或柄中心线成一定角度。
[0009]本发明提供了一种复合材料动叶或静叶，所述复合材料动叶或静叶包括复合材料翼型件，所述复合材料翼型件包括在宽度方向上隔开的翼型件压力侧和吸入侧，所述压力侧和吸入侧在高度方向上或翼展方向上从翼型件底部向外延伸到翼型件尖端，并且在长度方向上或翼弦方向上延伸在隔开的翼型件前缘与后缘之间。所述复合材料翼型件包括多个层片，所述层片具有在宽度方向上隔开的层片压力侧和吸入侧以及位于这两者之间的层片边缘，并且所述层片安装在翼梁上，所述翼梁包括柄，所述柄在高度方向上从低于所述翼型件底部的位置向上穿过所述翼型件底部延伸到所述复合材料翼型件中。柄上端的翼片大体上或者全部嵌入所述复合材料部件中，并且包括在翼展方向上隔开的翼片底部和翼片尖端。所述复合材料部件的至少一个层片表面图案与所述翼片上的至少一个翼梁表面图案接触并且大体一致。
[0010]所述翼片可以包括:在宽度方向上隔开的翼片压力侧和吸入侧，所述压力侧和吸入侧从所述翼片底部向外延伸到所述翼片尖端；所述翼片压力侧和吸入侧上的至少一个翼梁表面图案；以及所述复合材料部件的至少一个层片表面图案，所述至少一个层片表面图案与所述翼片压力侧和吸入侧上的所述至少一个翼梁表面图案接触并且大体一致。
【附图说明】
[0011]以下【具体实施方式】部分将结合附图描述本发明的前述方面和其他特征，在附图中:
[0012]图1是具有飞机涡轮风扇燃气涡轮发动机的示例性实施例的纵向局部截面图和局部简图，其中所述飞机涡轮风扇燃气涡轮发动机具有增压器动叶和静叶，所述动叶和静叶具有复合材料翼型件。
[0013]图2是复合材料制品的透视图，所述复合材料制品具有金属柄，所述金属柄具有插入所述制品的复合材料元件中的扩展翼片。
[0014]图3是带金属柄的复合材料翼型件的透视图，所述金属柄具有插入其中的扩展翼片，所述扩展翼片用于图1中所示的增压器动叶和静叶中的一个。
[0015]图4是图3中所示的复合材料翼型件和金属柄的放大透视图。
[0016]图5是沿图4中的5-5截取的复合材料翼型件和金属柄的截面图。
[0017]图6是图5中所示的金属柄的替代实施例的截面图。
[0018]图7是适用于图4到6中所示的层片的第一表面图案的复合织造材料的透视图。
[0019]图8是适用于图4到6中所示的层片的第二表面图案的复合编织材料的透视图。
[0020]图9是适用于图4到6中所示的层片的第三表面图案的复合层叠材料的透视图。
[0021]图10是金属柄以及具有第一表面翼梁图案的翼片的透视图，所述第一表面翼梁图案与图7中所示的复合材料翼型件的第一表面复合材料层片图案匹配。
[0022]图11是金属柄以及具有第二表面翼梁图案的翼片的透视图，所述第二表面翼梁图案与图8中所示的复合材料翼型件的第二表面复合材料层片图案匹配。
[0023]图12是金属柄以及具有第三表面翼梁图案的翼片的透视图，所述第三表面翼梁图案与图9中所示的复合材料翼型件的第二表面复合材料层片图案匹配。
[0024]图13是金属柄和具有丝束的翼片的透视图，所述丝束从设置在图10中所述的第一表面图案内的第一复合材料层片图案延伸。
[0025]图14是金属柄和具有丝束的翼片的透视图，所述丝束从设置在图11中所述的第二表面图案内的第二复合材料层片图案延伸。
[0026]图15是金属柄和具有丝束的翼片的透视图，所述丝束从设置在图12中所述的第三表面图案内的第三复合材料层片图案延