用于喷气式发动机反推装置的热成形叶栅的制作方法_2

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下列详细描述而最佳地理解,其中:
[0049]图1是飞机喷气式发动机、已经向后移位以暴露叶栅型反推装置的转换整流罩的侧视图的图示。
[0050]图2是图1所示喷气式发动机的后端的立体图的图示。
[0051]图3是图1和2所示喷气式发动机的一部分的纵截面图,例示了穿过反推装置的气流。
[0052]图4是反推装置的叶栅格板形成部分的俯视立体图的图示。
[0053]图5是图4中命名为“图5”的区域的图示。
[0054]图5A是图5中命名为“图5A”的区域的图示。
[0055]图5B是图5中命名为“图5B”的区域的图示。
[0056]图6是强固板组件的立体图的图示。
[0057]图7是模块化叶片组件的立体图的图示。
[0058]图8是叶片组件的另选实施方式的立体图的图示,示出了单个叶片子组件的安装。
[0059]图9是示出要放置在硬工具上的叶栅格板的截面图的图示。
[0060]图10是与图9类似但示出了已经定位在硬工具上的叶栅格板的图示。
[0061]图11是与图10类似但示出了要插入叶栅格板中的开放叶片腔中的可膨胀的可溶心轴的图示。
[0062]图12是与图11类似但示出了已经插入到开放叶片腔中的可膨胀的可溶心轴的图不O
[0063]图13是示出了为共固化做准备的、已经与预共固化的强固板组件组装在一起的预共固化叶片的俯视图的图示。
[0064]图14是与图13类似但示出了已经插入到叶片腔中的硬工具嵌件和可膨胀的可溶心轴的另选位置的图示。
[0065]图15是概括示出被用于共固化预共固化叶片和预共固化强固板组件的工具的部件的框图的图示。
[0066]图16是概括示出制造叶栅格板的方法步骤的流程图的图示。
[0067]图17是飞行器制造和保养方法的流程图的图示。
[0068]图18是飞行器的框图的图示。
【具体实施方式】
[0069]首先参照图1至图3,飞行器喷气式发动机20包括发动机舱22和转换整流罩24,该转换整流罩向后平移以暴露叶栅型反推装置26。反推装置26包括多个周向排列的反推叶栅格板28,有时称为叶栅篮。
[0070]在正常飞行操作期间,转换整流罩24处于闭合向前位置,接合转换整流罩24与机舱22并由此覆盖叶栅格板28。在着陆期间,转换整流罩24通过致动器杆30从其闭合位置移动至其开放的向后延伸位置(图1至图3所示)。打开转换整流罩24暴露叶栅格板28至周围环境。随着转换整流罩24已经移位至其打开位置,通过闭合周向定位的阻流门32来启用反推装置26。闭合阻流门32防止了旁路废气沿其正常方向流出喷嘴34,强制废气穿过叶栅格板28,如图3中的箭头36所示。每一个叶栅格板28都包括叶片44,该叶片向前并且可选地快速向外引导废气流,废气流方向出现逆转。废气流的这种逆转致使帮助飞行器减速的推力逆转。
[0071]下面,将注意力转向图4和图5,其例示了叶栅格板28之一的附加细节,一起示出了示出轴向向前方向、径向向上方向以及侧向圆周方向的相关坐标系25。叶栅格板28沿侧向圆周方向弯曲,并且包括多个轴向延伸的强固板44、在强固板44之间延伸的多个叶片46,以及分别在前端和后端的安装法兰40、42。该安装法兰40、42允许叶栅格板28环绕发动机舱22绕周向排列并排安装。
[0072]强固板44被设计成反作用叶栅格板28上的大多数载荷,而叶片46被设计成反作用反推期间的相对最小载荷。强固板44包括稍后讨论的连续纤维增强,而叶片46包括不连续纤维增强。强固板44与叶片46 —起形成旁路空气流过并且重新定向的多个叶片腔48。
[0073]强固板44大致彼此平行地延伸并且沿侧向圆周方向隔开。在公开的实施方式中,每一个强固板44都是平坦的并且与径向向上方向对准,然而,在其它实施方式中,强固板44可以不平坦和/或可以倾斜期望程度,以便沿侧向圆周方向指引气流。如下将更详细讨论的,强固板44与安装法兰40、42形成一体。叶片46沿轴向向前方向彼此隔开,并且皆可以相对于径向向上方向倾斜或者整形成杯状(参见图5),以便沿轴向向前方向重新定向旁路气流,来产生反向推力。
[0074]下面,具体参照图5、5A以及5B,强固板44和叶片46可以包括诸如适当纤维增强热塑树脂的聚合物树脂,包括但不限于PEI (聚醚酰亚胺(polyetherimide))、PPS (聚苯硫酉迷(polyphenylene sulphide))、PES (聚酿讽(polyethersulfone))、PEEK(聚酿酿酮(polyetheretherketone))、PEKK (聚酿酮(polyetherketone))以及 PEKK_FC(聚酿酮-fc级)。如图5A所示,叶片46利用可以随机取向的不连续长纤维35来增强。不连续纤维35可以包括具有适于该应用的长度的碳、金属、玻璃或陶瓷纤维中的一种或更多种。例如,在一个实施方式中,纤维35可以是切碎的薄片,宽度和长度分别为1/2英寸和1/2英寸,而在另一实施方式中,宽度和长度分别为1/16英寸和1/2英寸。纤维35可以具有不同长度,并且可以具有相同或不同的纤维厚度或直径。纤维相对于热塑基质的体积可以随着特定应用的性能需求而改变。所选择的热塑复合材料可以采用纤维形式、胶带半预浸料(tapesem1-preg)或其它形式。
[0075]如图5B所示,强固板44与法兰40、42—起可以利用连续单向纤维45增强,该连续单向纤维可以与被用于增强叶片46的不连续纤维35的材料相同或不同。强固板44和法兰40、42可以是预共固化在一起的具有不同纤维取向的多个层板。如下将讨论的,叶片46可以被预共固化,并且接着在稍后的压塑成型操作中与预共固化的强固板44共固化。
[0076]下面,参照图6,热塑强固板44与法兰40、42 —起可以利用合适的热成型形成工艺(诸如而非限制的连续压塑成型)而制造为单个的预共固化热塑强固板组件56。强固板组件56在沿轴向方向延伸的相邻强固板44之间形成有开放式强固板槽58。如先前所讨论的,强固板44可以倾斜,以便将旁路气流朝着侧向圆周方向引导。
[0077]参照图7,预共固化热塑叶片46可以被制造为多个单元式预共固化的模块化叶片组件50,其中每一个都包括多个单个叶片46,这些叶片接合至在各自的端部通过端壁52连接在一起的间隔开的侧壁54。该模块化叶片组件50具有和强固板槽58大致相同的几何形状和尺寸。模块化叶片组件50可以通过压塑成型热塑复合树脂(包括之前描述的任何纤维增强热塑材料)而制作为单元式模块。为了组装叶片组件50与强固板组件56,将每一个叶片组件50放置在一个强固板槽58中,并且加载到稍后描述的用于共固化叶片组件50和强固板组件56的工具中。
[0078]下面,将注意力指向图8,其例示了将单个叶片46安装在相邻强固板44之间的另选方法。在这个实施方式中,单个叶片子组件60可以通过压塑成型或其它热成型技术来制造。单个叶片子组件60放置在强固板槽58内的期望位置处,并且在合适工具内索引,以保持叶片子组件60相对于强固板组件56的位置。每一个叶片子组件60都包括具有一体模制的侧壁54的叶片46,其接触强固板44并且与强固板44共固化。每一个叶片子组件60都是利用不连续长纤维增强的预共固化热塑性塑料,如先前所讨论的。
[0079]下面,参照图9至图12,强固板组件56和叶片子组件60 (或模块化叶片组件50)利用硬工具70和采用可膨胀可溶心轴78的形式的可溶工具嵌件的组合共固化。可膨胀可溶心轴78可以由常规材料形成,该材料可以在完成共固化工序之后溶解并且洗掉,如通过使心轴78经受诸如水的溶解液体。该可膨胀可溶心轴78缩减工具成本,然而,在一些实施方式中,心轴78可以是硬工具而非可溶的。硬工具70包括固定在工具基体74上的硬工具嵌件72。该硬工具嵌件72和可膨胀的可溶心轴78具有大致匹配叶片腔48的截面几何形状。当在炉、压机或高压釜中加热时,工具嵌件72、78膨胀,并由此对着强固板44压缩叶片子组件60的侧壁54。该工具和预共固化的强固板组件56及叶片子组件60可以利用任何不同技术来组装。
[0080]例如,如图9所示,叶栅格板组件66可以预先组装,其后,如图9所示,硬工具嵌件72被插入68到交替的叶片腔48中。图10示出了已经插入到叶片腔48中的硬工具嵌件72,并且叶栅格板组件66安置在工具基体74上。接下来,如图11所示,将可膨胀可溶心轴78插入到其余开放式叶片腔48中,其后,如图12所示,所有叶片腔48
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