一种新型航空发动机空心叶片的制作方法

本实用新型涉及航空发动机技术领域，具体说是一种新型航空发动机空心叶片。

背景技术：

航空发动机作为飞机的心脏，不仅是飞机飞行的动力，也是促进航空事业发展的重要推动力，人类航空史上的每一次重要变革都与航空发动机的技术进步密不可分。航空发动机已经发展成为可靠性极高的成熟产品，正在使用的航空发动机包括涡轮喷气/涡轮风扇发动机、涡轮轴/涡轮螺旋桨发动机、冲压式发动机和活塞式发动机等多种类型，不仅作为各种用途的军民用飞机、无人机和巡航导弹动力，而且利用航空发动机派生发展的燃气轮机还被广泛用于地面发电、船用动力、移动电站、天然气和石油管线泵站等领域。

飞机在设计时，对于那些容易受到鸟撞击的部位，例如风挡玻璃、雷达罩、机翼前缘等应予以加强，以能承受大鸟的撞击。上述这些部位在飞机上都是固定不动的，相对而言，较容易地解决，但是对于发动机，那就难多了，因为在发动机进口后就是高速旋转的风扇叶片，风扇叶片长而薄，当受到鸟撞击后，容易折断，不仅会造成发动机振动加大，而且断片会随气流流向发动机后部，打坏后续部件,严重時造成发动机停车。为了解决以上问题，目前产生了空心的叶片，特别随着金属3d打印技术的发展，可以加工出选择性熔化连接的特殊结构的空心叶片，即便如此，目前的空心叶片对动能的吸收还有较大的提升空间，以适应更严苛的要求。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种新型航空发动机空心叶片。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种新型航空发动机空心叶片，包括固定板和两端固定在一起的弧形叶片板，两块弧形叶片板之间形成截面为月牙形的空腔，空腔内分别均匀设置有多对弧形支撑板，每对弧形支撑板的弧面相对向外凸起，每对弧形支撑板之间则填充截面为椭圆形的高强度橡胶气囊柱，两块弧形叶片板的端部通过快速冲压对接在一起将空腔封死，其中的弧形叶片板端部设置有与空腔内连通的排气孔，多个排气孔分别与弧形支撑板隔开的各个空腔区域连通，除高强度橡胶气囊柱外，叶片的整体结构可采用3d金属打印加工而成。

进一步地，橡胶气囊柱采用聚氨酯橡胶制成，且内部填充有惰性气体，如氦气、氖气等，惰性气体化学性质稳定不易发生反应，可以大大提高航空发动机的安全性，聚氨酯橡胶具有硬度高、强度好、高弹性、高耐磨性、耐撕裂、耐老化、耐臭氧、耐辐射及良好的导电性等优点，是一般橡胶所不能比的。

进一步地，排气孔倾斜贯穿弧形叶片板，且排气孔内端向叶片转动的方向倾斜，如图3，箭头指向的方向即为叶片转动的方向，叶片转动时，弧形支撑版、高强度橡胶气囊柱形成有力的支撑，排气孔这样设置避免叶片转动时进入空气，一旦叶片受到撞击，叶片发生形变吸收动能，空腔体积发生变化，排气孔则瞬间将空腔空气排出，通过排气的方式进行减压缓冲，这一过程吸收大量的动能，通过实验模拟，吸收动能的效率约是目前空心叶片的1.2-1.5倍左右，因此抗冲击能力更强，通过适当形变来保证叶片不被撞断破损。

本实用新型两块弧形叶片板之间形成截面为月牙形的空腔，空腔又与外界连通，形成可挤压变化的空间，在受到外力撞击时使其中一面的叶片可以发生形变从而可以有效的吸收动能，通过叶片本身形变吸收一部分动能；空腔内由多对弧形支撑板分隔，每对弧形支撑板与两块弧形叶片板侧壁形成类似于圆柱形的腔体结构，同样具有良好的缓冲能力，可以有效吸收动能；每对弧形支撑板之间填充截面为椭圆形的高强度橡胶气囊柱，高强度橡胶气囊柱形成空气弹簧，不仅可以有效吸收叶片正面受到的撞击力，而且叶片变形给每对弧形支撑板形成一个纵向的形变力，而高强度橡胶气囊柱充满在每对弧形支撑板之间，因此也可以有效的吸收弧形支撑板受到的形变力，形成多重多级的缓冲防护体系，从而大大提高叶片的抗撞击能力，更有效地防止叶片受到鸟撞击而折断破碎。

附图说明

图1为本实用新型的主视结构示意图；

图2为图1的a-a截面结构示意图；

图3为本实用新型排气孔部位的截面结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实施例进行详细描述：

本实施例提供了一种新型航空发动机空心叶片，请一并参照说明书附图中图1-3。

如图1-3所示，该新型航空发动机空心叶片，包括固定板1和两端固定在一起的弧形叶片板2，两块弧形叶片板2之间形成截面为月牙形的空腔3，空腔3内分别均匀设置有多对弧形支撑板4，每对弧形支撑板4的弧面相对向外凸起，每对弧形支撑板4之间则填充截面为椭圆形的高强度橡胶气囊柱5，橡胶气囊柱5采用聚氨酯橡胶制成，且内部填充有氦气，高强度橡胶气囊柱5一段10cm-50cm，分段位于相邻的弧形支撑板4之间，橡胶气囊柱5的侧壁厚度为1mm-10mm左右，根据叶片大小确定，叶片越大，橡胶气囊柱5的侧壁越厚，且可以通过实验确定最佳的厚度范围，聚氨酯橡胶不仅强度高，而且密封性远好，分段式的橡胶气囊柱5可以确保整体的有效性；

两块弧形叶片板2的端部通过快速冲压对接在一起将空腔3封死，其中的弧形叶片板2端部设置有与空腔3内连通的排气孔6，多个排气孔6分别与弧形支撑板4隔开的各个空腔3区域连通，排气孔6倾斜贯穿弧形叶片板2，且排气孔6内端向叶片转动的方向倾斜，排气孔6在安装后仍然保留，起到平衡空腔3与外界气压的作用，叶片主体结构采用钛合金材料，且形成扭曲的涡轮叶片形状。

当然，以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

技术特征：

1.一种新型航空发动机空心叶片，其特征在于：包括固定板（1）和两端固定在一起的弧形叶片板（2），两块弧形叶片板（2）之间形成截面为月牙形的空腔（3），空腔（3）内分别均匀设置有多对弧形支撑板（4），每对弧形支撑板（4）的弧面相对向外凸起，每对弧形支撑板（4）之间则填充截面为椭圆形的高强度橡胶气囊柱（5），两块弧形叶片板（2）的端部通过快速冲压对接在一起将空腔（3）封死，其中的弧形叶片板（2）端部设置有与空腔（3）内连通的排气孔（6），多个排气孔（6）分别与弧形支撑板（4）隔开的各个空腔（3）区域连通。

2.根据权利要求1所述的一种新型航空发动机空心叶片，其特征在于：橡胶气囊柱（5）采用聚氨酯橡胶制成，且内部填充有惰性气体。

3.根据权利要求1所述的一种新型航空发动机空心叶片，其特征在于：排气孔（6）倾斜贯穿弧形叶片板（2），且排气孔（6）内端向叶片转动的方向倾斜。

技术总结
一种新型航空发动机空心叶片，包括固定板和两端固定在一起的弧形叶片板，两块弧形叶片板之间形成截面为月牙形的空腔，空腔内分别均匀设置有多对弧形支撑板，每对弧形支撑板的弧面相对向外凸起，每对弧形支撑板之间则填充截面为椭圆形的高强度橡胶气囊柱，两块弧形叶片板的端部通过快速冲压对接在一起将空腔封死，其中的弧形叶片板端部设置有与空腔内连通的排气孔，多个排气孔分别与弧形支撑板隔开的各个空腔区域连通。本实用新型更有效地防止叶片受到鸟撞击而折断破碎。

技术研发人员：刘志龙;郑自强
受保护的技术使用者：刘志龙
技术研发日：2019.11.18
技术公布日：2020.07.28