用于能量吸收的轻型风扇壳体构造的制作方法

1.本公开大体涉及涡轮风扇发动机，并且更具体地，涉及用于能量吸收的轻型风扇壳体构造。


背景技术：

2.飞行器有时会遇到危及相关联螺旋桨的推力能力的情况，例如当螺旋桨的风扇叶片破裂和/或从相关联的保持盘释放(例如，风扇叶片脱落情况)时。飞行器的推力能力对飞行器的功能和其乘客的安全至关重要。因此，当发生风扇叶片脱落情况时，飞行器通常利用保护来限制对螺旋桨和相关联部件的损坏。


技术实现要素：

3.公开了用于能量吸收的轻型风扇壳体构造。
4.某些示例提供了示例设备，该示例设备包括定位在涡轮风扇发动机的容纳壳体内的第一组金属带，以及横穿第一组金属带的第二组金属带，第一组金属带和第二组金属带围绕涡轮风扇发动机的至少一部分。
5.某些示例提供了一种示例壳体设备，其包括涡轮风扇发动机的容纳壳体的第一部分、容纳壳体的第二部分、以及位于第一部分和第二部分之间的容纳壳体的突出部分，突出部分包括结构格子。
6.某些示例提供了一种设备，该设备包括涡轮风扇发动机的容纳壳体，以及位于涡轮风扇发动机和容纳壳体之间的涡轮风扇发动机的沟槽填充物，沟槽填充物包括：第一层，第一层包括实心金属；和第二层，第二层包括格子结构、空气或流体中的至少一种，第一层和第二层围绕涡轮风扇发动机的至少一部分，第一层和第二层在径向方向上交替。
附图说明
7.图1示出了涡轮风扇发动机的现有技术示例的示意性横截面视图。
8.图2示出了涡轮风扇发动机的示例容纳壳体和/或沟槽填充物。
9.图3示出了图2的示例容纳壳体和/或沟槽填充物的示例构造。
10.图4a-f示出了图2和/或3的示例容纳壳体和/或沟槽填充物以及图1的现有技术示例涡轮风扇发动机的容纳壳体的示例冲击载荷模拟。
11.图5示出了涡轮风扇发动机的示例容纳壳体的示例截面图。
12.图6示出了图2、3和/或5的涡轮风扇发动机的示例容纳壳体和/或沟槽填充物的示例轴向横截面视图。
13.图7a-b示出了涡轮风扇发动机的示例容纳壳体的一部分。
14.图8a-b示出了图7a-b的涡轮风扇发动机的示例容纳壳体的示例偏转板。
15.附图未按比例绘制。相反，在附图中层或区域的厚度可以被放大。通常，在整个附图和随附的书面描述中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。如本文所用，连
接参考(例如，附接、联接、连接和接合)可以包括由连接参考参考的元件之间的中间构件和/或那些元件之间的相对运动，除非另有说明。因此，连接参考不一定推断两个元件直接连接和/或彼此具有固定关系。如本文所用，陈述任何部分与另一部分“接触”被限定为意味着在这两个部分之间没有中间部分。
16.除非另有明确说明，否则本文使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等的描述符，不赋予或以其他方式指示优先级、物理顺序、列表中的布置和/或以任何方式排序的任何含义，但仅用作标签和/或任意名称以区分元件以便于理解所公开的示例。在一些示例中，描述符“第一”可以用于指代详细描述中的元件，而在权利要求中可以使用不同的描述符(例如“第二”或“第三”)来指代相同的元件。在这样的情况下，应当理解，这样的描述符仅用于清楚地识别可能例如以其他方式共享相同名称的那些元件。
具体实施方式
17.涡轮风扇发动机包括具有硬壁或软壁的容纳壳体，硬壁或软壁周向地围绕涡轮风扇。硬壁容纳壳体包括厚实的金属或复合蒙皮，而软壁容纳壳体包括较薄的金属或复合材料壁和/或大的kevlar
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纤维。软壁容纳壳体可以解决硬壁容纳壳体存在的一些问题。例如，软壁容纳壳体可以吸收来自风扇叶片脱落(fbo)事件的风扇叶片的一部分冲击力。此外，与硬壁容纳壳体相比，软壁容纳壳体通常包括减轻的重量。结果，软壁容纳壳体需要较少的支撑材料，这降低了与之相关联的成本。此外，壳体和支撑结构的重量减轻能够在涡轮风扇操作期间减少燃料消耗。然而，软壁容纳壳体缺乏硬壁容纳壳体的结构强度，并且需要在壳体周围有很大的空体积，以在fbo事件期间允许偏转并捕获释放的叶片，从而将其从可能导致发动机进一步损坏的流动路径中移除。此外，包括多级风扇叶片的涡轮风扇发动机通常需要金属硬壁容纳壳体以提供必要的结构支撑。
18.在一些示例中，硬壁容纳壳体包含额外的结构和/或材料以在发生fbo的情况下能够吸收冲击。例如，硬壁容纳壳体可以包括坚硬的风扇壳，例如kevlar
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或复合蒙皮，以实现冲击吸收。然而，坚硬的风扇壳或复合蒙皮给硬壁容纳壳体增加了额外的重量，这需要额外的结构支撑并增加燃料燃烧。
19.为了解决已知的容纳壳体存在的一些问题，本文公开的示例提供用于能量吸收的轻型风扇壳体构造。在一些示例中，当fbo事件发生时，容纳壳体、沟槽填充物(trench filler)和/或与其相关联的结构保护涡轮风扇发动机。在这样的示例中，容纳壳体、沟槽填充物和/或与其相关联的结构最小化与保护涡轮风扇发动机相关联的重量，并且进而最小化和/或以其他方式减少与涡轮风扇发动机相关联的燃料燃烧和/或支撑结构。
20.在一些示例中，容纳壳体包括第一组金属带和横穿第一组金属带的第二组金属带。在这样的示例中，第一组金属带和第二组金属带围绕涡轮风扇发动机的至少一部分。在一些示例中，第一组金属带和第二组金属带布置成形成内部桁架和/或肋状结构。在这样的示例中，第一组带和第二组带经由接合工艺(例如，焊接、铆接、螺栓连接、钎焊等)联接。
21.在一些示例中，桁架和/或肋状结构包括沿容纳壳体的圆周设置的第一组带和第二组带的至少一层和/或级。例如，桁架和/或肋状结构可以沿着容纳壳体的内圆周和/或外圆周定位。在一些示例中，桁架和/或肋状结构内的第一组带和第二组带的尺寸(例如，宽度、厚度、长度等)和/或几何架构(例如，几何间隔、角取向等)基于涡轮风扇发动机和/或容
纳壳体内的实施区域而被构造。例如，第一组带和第二组带的多个层可以定位在容纳壳体的预定区域中，以增加容纳壳体的冲击吸收和/或刚度。在一些示例中，第一组带和第二组带在不同层和/或级之间交替。在一些示例中，第一组带和第二组带形成单个层和/或级。
22.在一些示例中，容纳壳体包括至少两种不同的金属。例如，容纳壳体可以包括夹在铝锂或铝片之间的铝锂带(例如，第一组带、第二组带)，其具有比具有相同密度的铝更高的冲击韧性。因此，铝锂带提高了容纳壳体的冲击韧性和能量吸收，同时保持了其重量和/或刚度。因此，可以使用容纳壳体代替复合风扇壳体来保持软壁风扇壳体的重量，同时提供显著的成本降低和改进的保护。
23.在一些示例中，偏转板联接到容纳壳体的外表面。在这样的示例中，偏转板偏转和/或吸收从相关联的保持盘分离的松散风扇叶片的冲击。例如，偏转板的第一端可以联接到容纳壳体，而偏转板的第二端不附接以偏转离开容纳壳体的物体。在一些示例中，例如，偏转板定位在外表面的预定部分上，以为涡轮风扇发动机外部的部件(例如齿轮箱和/或全权限数字发动机控制(fadec)和相关联部件)提供保护。
24.在一些示例中，容纳壳体和/或容纳壳体的沟槽填充物包括位于实心层(例如，铝锂带、金属片、复合片等)之间的结构格子(structural lattice)、空气和/或流体。在一些示例中，结构格子层、空气层或流体层在实心层之间交替以形成多层容纳壳体。除了用于硬壁或软壁容纳壳体和/或沟槽填充物之外，多层容纳壳体还可以在压缩机壳体、涡轮壳体和/或涡轮增压器壳体中实施。
25.在一些示例中，结构格子是通过增材制造产生的螺旋二十四面体结构(gyroid structure)。在这样的示例中，螺旋二十四面体结构包括金属(例如，铝、铝锂、钛、钢等)、kevlar
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或聚合物复合材料。与蜂窝结构或实心金属相比，螺旋二十四面体结构提供了更大的能量吸收能力。因此，当fbo事件发生时，与蜂窝结构或实心金属相比，螺旋二十四面体结构从松散的风扇叶片和/或其碎片中更多的能量，这使得由fbo事件导致的损害最小化。此外，螺旋二十四面体结构的厚度对应于其刚度，因此，螺旋二十四面体结构的厚度可以基于实施区域来构造，以向容纳壳体和/或沟槽填充物的各个区段提供适当的刚度。
26.在一些示例中，结构格子包括用于定制刚度和重量的可变体积分数。在一些示例中，结构格子和/或泡沫结构基于容纳壳体和/或沟槽填充物内的实施区域而构造。例如，在fbo事件期间，易于受到冲击的容纳壳体和/或沟槽填充物的区段，例如与风扇叶片对齐的部分，可以包括具有较低体积分数的螺旋二十四面体结构。结果，螺旋二十四面体结构吸收来自fbo事件的碎片并且防止和/或以其他方式减少对涡轮风扇发动机的损坏。此外，容纳壳体和/或沟槽填充物的其他区段可以包括较高体积分数的螺旋二十四面体结构，以保持容纳壳体的刚度以用于结构支撑。
27.在一些示例中，容纳壳体包括前部分、后部分和位于前部分和后部分之间的突出部分。在一些示例中，突出部分包括结构格子以向容纳壳体提供能量吸收能力。例如，突出部分可以与涡轮风扇发动机的风扇叶片对齐，以响应fbo事件的发生，吸收风扇叶片的碎片，这防止了对涡轮风扇发动机的其他区域的进一步损坏。此外，突出部分可以为容纳壳体提供刚度。结果，可以减小前部分和/或后部分的厚度，这抵消和/或以其他方式最小化由突出部分添加到容纳壳体的重量。此外，突出部分的内圆周可以包括可磨损材料层，以防止由于风扇叶片的旋转引起的摩擦对结构格子的磨损。
28.现在参考附图，图1是可以结合本文公开的各种示例的涡轮风扇发动机(例如，飞行器发动机)100的现有技术示例的示意性横截面视图。如图1所示，飞行器发动机100限定了延伸穿过其中的纵向或轴向中心线轴线102以供参考。通常，涡轮风扇发动机100可包括布置在风扇区段106下游的核心涡轮或核心涡轮发动机104。
29.核心涡轮发动机104通常可以包括限定环形入口110的基本上管状的外壳体108，。外壳体108可以由多个段形成。外壳体108以串联流动关系包围压缩机区段、燃烧区段116、涡轮区段，以及排气区段122，压缩机区段具有增压器或低压压缩机112(“lp压缩机112”)和高压压缩机114(“hp压缩机114”)，涡轮区段具有高压涡轮118(“hp涡轮118”)和低压涡轮120(“lp涡轮120”)。高压轴或线轴124(“hp轴124”)驱动地联接hp涡轮118和hp压缩机114。低压轴或线轴126(“lp轴126”)驱动地联接lp涡轮120和lp压缩机112。lp轴126还可以联接到风扇区段106的风扇轴或线轴128。在一些示例中，lp轴126可以直接联接到风扇轴128(即，直接驱动构造)。在替代构造中，lp轴126可以通过减速齿轮130联接到风扇轴128(即，间接驱动或齿轮驱动构造)。
30.如图1所示，风扇区段106包括多个风扇叶片132(“风扇”132)，其联接到风扇轴128并从风扇轴128径向向外延伸。环形容纳壳体134周向地包围风扇区段106和/或核心涡轮发动机104的至少一部分。在一些示例中，容纳壳体134是包括实心金属的硬壁壳体。在一些其他示例中，容纳壳体134是软壁壳体，其包括泡沫蜂窝结构、复合结构和/或kevlar
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包裹物。容纳壳体134可以通过前安装件136相对于核心涡轮发动机104被支撑。此外，容纳壳体的下游区段138可以包围核心涡轮发动机104的外部分以在其间限定旁通气流通道140。
31.如图1所示，空气142在涡轮风扇发动机100的操作期间进入涡轮风扇发动机100的进气口或入口部分144。空气142的第一部分146流入旁通流动通道140，而空气142的第二部分148流入lp压缩机112的入口110。联接到lp轴126的lp压缩机定子轮叶150和lp压缩机转子叶片152(例如，涡轮叶片)的一个或多个顺序级逐渐压缩流经lp压缩机112以导向到hp压缩机114的空气142的第二部分148。接下来，联接到hp轴124的hp压缩机定子轮叶154和hp压缩机转子叶片156的一个或多个顺序级进一步压缩流经hp压缩机114的空气142的第二部分148。这将压缩空气158提供给燃烧区段116，在燃烧区段116中压缩空气158与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体160。
32.燃烧气体160流过hp涡轮118，在hp涡轮中联接到hp轴124的hp涡轮定子轮叶162和hp涡轮转子叶片164的一个或多个顺序级从中提取第一部分动能和/或热能。这种能量提取支持hp压缩机114的操作。燃烧气体160然后流过lp涡轮120，在lp涡轮120中联接到lp轴126的lp涡轮定子轮叶166和lp涡轮转子叶片168的一个或多个顺序级从中提取第二部分热能和/或动能。这种能量提取导致lp轴126旋转，从而支持lp压缩机112的操作和/或风扇轴128的旋转。燃烧气体160然后通过其排气区段122离开核心涡轮104。
33.除了飞行器之外，在陆基涡轮和/或涡轮喷气发动机中，涡轮风扇发动机100用于类似的目的并且看到类似的环境，其中空气142的第一部分146与空气142的第二部分148的比率小于涡轮风扇的比率。在每个涡轮风扇和涡轮喷气发动机中，减速装置(例如，减速齿轮箱130)可以包括在任何轴和线轴之间。例如，减速齿轮箱130可以设置在lp轴126和风扇区段106的风扇轴128之间。
34.如其中所描绘的，涡轮风扇发动机100限定轴向方向a、径向方向r和周向方向c。通
常，轴向方向a大致平行于轴向中心线轴线102延伸，径向方向r从轴向中心线轴线102正交地向外延伸，并且周向方向c围绕轴向中心线轴线102同心地延伸。
35.图2示出了涡轮风扇发动机(例如，飞行器发动机、燃气涡轮发动机、涡轮喷气发动机等)200的一部分。在图2中，涡轮风扇发动机200包括容纳壳体202、沟槽填充物(trench filler)204和风扇叶片206。在图2中，容纳壳体202和/或沟槽填充物204可以用作硬壁或软壁容纳壳体(例如容纳壳体134)、涡轮增压器容纳壳体和/或压缩机和/或涡轮壳体(例如，外壳体108)，其位于容纳壳体202和沟槽填充物204内部。在一些示例中，容纳壳体202和/或沟槽填充物204通过增材制造(例如，三维(3-d)打印)来生产。
36.图2的图示示例包括容纳壳体202和/或沟槽填充物204的放大图208。在图2中，容纳壳体202和/或沟槽填充物204包括交替的第一层210和第二层212。在图2中，第一层210包括实心金属，例如铝、铝锂、钛和/或钢等的片或板。在一些示例中，第一层210的内表面包括可磨损涂层，以防止由多个风扇叶片206的旋转引起的摩擦造成的磨损。
37.在图2中，第二层212包括格子结构(例如，螺旋二十四面体结构)、空气和/或流体(例如，牛顿流体或非牛顿流体)。在一些示例中，第二层212包括空气和/或流体，以最小化容纳壳体202和/或沟槽填充物204的重量和/或成本。在这样的示例中，第一层210的几何结构(例如，厚度、层的数量、取向、间距等)可以为容纳壳体202提供刚度。在一些示例中，第二层212包括格子结构，以控制容纳壳体202和/或沟槽填充物204的刚度和/或重量。在这样的示例中，格子结构的特性(例如，尺寸、密度、体积分数等)可以基于实施区域来定制刚度和/或重量，如结合图3进一步讨论的。
38.在图2中，当fbo事件发生时，容纳壳体202和/或沟槽填充物204容纳风扇叶片206和/或其碎片。在图2中，第二层212为容纳壳体202和/或沟槽填充物204提供能量吸收能力。在一些示例中，与实心金属板和/或传统蜂窝相比，螺旋二十四面体结构提供了更大的能量吸收。结果，与图1的容纳壳体134相比，容纳壳体202和/或沟槽填充物204从松散的风扇叶片206和/或其碎片吸收更多的动能，这减少了在发生fbo事件时对涡轮风扇发动机200的损坏。
39.图3示出了图2的示例容纳壳体202和/或沟槽填充物204的示例构造300。在图3中，容纳壳体202和/或沟槽填充物204包括第一区段(例如，也称为前区段或前部部分)302、第二区段(例如，也称为风扇叶片区段或中间部分)304和第三区段(例如，后区段、后部部分)306。在图3中，第二区段304位于第一区段302和第三区段306之间。所示示例还包括图2的风扇叶片206。在图3中，第二区段304横穿风扇叶片206的旋转平面。
40.在图3中，第一区段302包括第一螺旋二十四面体结构308，第二区段304包括第二螺旋二十四面体结构310，第三区段包括第三螺旋二十四面体结构312。在图3中，第一螺旋二十四面体结构308包括比第三螺旋二十四面体结构312更高的体积分数，以解决第一和第三区段302、306遇到的不同载荷。具体地，第一螺旋二十四面体结构308的较高体积分数实现了比第三螺旋二十四面体结构312更高的弯曲刚度，以解决第一区段302与第三区段306相比遇到的更高的载荷。在一些其他示例中，第一螺旋二十四面体结构308和第三螺旋二十四面体结构312包括相同的体积分数。在图3中，第一螺旋二十四面体结构308和第三螺旋二十四面体结构312的体积分数定制容纳壳体202的刚度。
41.在图3中，第二螺旋二十四面体结构310包括比第一螺旋二十四面体结构308和第
三螺旋二十四面体结构312更低的体积分数。这样，当fbo事件发生时，第二区段304可以提供比第一区段302和第三区段306更大的能量吸收。因此，由第二区段304提供的能量吸收最小化或以其他方式减少松散的风扇叶片206和/或其碎片以可能损坏涡轮风扇(例如图1的核心涡轮发动机104)的部件的动能偏转离开沟槽填充物204和/或容纳壳体202的发生。继而，第二区段304防止和/或以其他方式减少对涡轮风扇发动机200的其他部件的损坏。因此，沟槽填充物204和/或容纳壳体202能够通过第二区段304吸收能量，同时通过第一区段302和第三区段306保持结构支撑。因此，当fbo事件发生时，与一些已知的硬壁容纳壳体(例如，图1的容纳壳体134)相比，容纳壳体202和/或沟槽填充物204可以提供改进的能量吸收。
42.图4a-b示出了第一冲击载荷模拟400，其包括当fbo事件发生时容纳壳体202和/或沟槽填充物204遇到的示例冲击载荷402。图4a图示了在遇到冲击载荷(例如，fbo事件冲击载荷)402之前图2和/或3的容纳壳体202和/或沟槽填充物204的螺旋二十四面体结构(例如，第一螺旋二十四面体结构308、第二螺旋二十四面体结构310、第三螺旋二十四面体结构312)404。图4b示出了在遇到冲击载荷402之后的螺旋二十四面体结构404。在图4a-b中，当fbo事件发生时，螺旋二十四面体结构404压缩以吸收冲击载荷402，并因此吸收来自风扇叶片(例如，风扇叶片206)和/或其碎片的动能。因此，螺旋二十四面体结构404的压缩防止和/或以其他方式减少对涡轮风扇发动机200的其他部件的损坏，该损坏可能是由于风扇叶片和/或其碎片偏离容纳壳体202和/或沟槽填充物204而导致的。
43.在图4b中，螺旋二十四面体结构404的压缩限制了对保持其结构的容纳壳体202和/或沟槽填充物204的损坏。反过来，容纳壳体202和/或沟槽填充物204可以保持涡轮风扇发动机200的刚度，以防止因fbo事件造成的损坏而引发进一步的问题。在一些示例中，风扇叶片206或其碎片在fbo事件期间被嵌入到螺旋二十四面体结构404中。因此，螺旋二十四面体结构404最小化或以其他方式减少涡扇发动机在fbo事件发生时遇到的损害。
44.图4c-d示出了第二冲击载荷模拟410。图4c示出了在遇到冲击载荷402之前图1的现有技术示例飞行器发动机100的容纳壳体134的蜂窝结构406。图4d示出了在遇到冲击载荷402之后的蜂窝结构406。在图4d中，蜂窝结构406从冲击载荷402吸收的能量比图4a-b的螺旋二十四面体结构404少。在图4d中，冲击载荷402导致蜂窝结构406明显破裂和/或变形。因此，风扇叶片(例如图1的多个风扇叶片132)或其碎片可能穿过蜂窝结构406并损坏外壳体108外部的与飞行器发动机100相关联的部件。此外，蜂窝结构406的碎片可能会由于冲击载荷402而断裂，并对飞行器发动机100造成进一步损坏。在一些示例中，蜂窝结构406的变形降低了容纳壳体134的刚度，这会导致容纳壳体134响应于遇到载荷而破裂。
45.图4e-f示出了第三冲击载荷模拟420。图4e图示了在遇到冲击载荷402之前图1的现有技术示例飞行器发动机100的容纳壳体134的实心金属结构408。图4f示出了在遇到冲击载荷402之后的实心金属结构408。在图4f中，实心金属结构408遇到来自冲击载荷402的最小压缩。结果，与螺旋二十四面体结构404相比，实心金属结构408从冲击载荷402吸收更少的能量。因此，当fbo事件发生时，实心金属结构408使松散的风扇叶片(例如，图1的多个风扇叶片132)和/或其碎片偏转，而不会显著吸收来自冲击的动能，这使得松散的风扇叶片和/或其碎片损坏飞行器发动机100的其他部件，例如核心涡轮发动机104。
46.图5示出了涡轮风扇发动机的容纳壳体500的示例截面图。容纳壳体500可用作图1的涡轮风扇发动机100的容纳壳体134的有利替代物。此外，容纳壳体500可以用作图2和/或
3的容纳壳体202。在图5中，容纳壳体500包括第一部分(例如，前部分)502、第二部分(例如，突出部分、泡状部分、中间部分)504和第三部分(例如，后部分)506。在图5中，突出部分504包括外壁508、内壁510和结构格子512。在图5中，容纳壳体500包括第一半径514，该第一半径514从风扇叶片(例如，风扇叶片206)的旋转轴线516延伸到容纳壳体500的内表面(例如，内壁510的内表面)。在图5中，突出部分504包括第二半径518，该第二半径518从内壁510的中心520延伸到外壁508。
47.在图5中，突出部分504周向地围绕涡轮风扇发动机的风扇叶片(例如，图1的风扇叶片132、图2的风扇叶片206)。在一些示例中，突出部分504中的一个或多个与一个或多个风扇对齐。在图5中，突出部分504包括在两个几何平面(例如，在周向方向c和轴向方向a上)中的曲率。在图5中，内壁510是可磨损层，其防止将由风扇叶片的旋转引起的摩擦导致的磨损。在图5中，外壁508包括第一厚度，并且内壁510包括第二厚度。在一些示例中，第二厚度比第一厚度薄。
48.在图5中，结构格子512位于外壁508和内壁510之间。在一些示例中，结构格子512包括螺旋二十四面体结构(例如，第二螺旋二十四面体结构310)。在图5中，结构格子512为容纳壳体500提供能量吸收能力。在一些示例中，当fbo事件发生时，松散的风扇叶片和/或其碎片穿透内壁510并撞击结构格子512。在这样的示例中，结构格子512可以吸收冲击并且容纳松散的风扇叶片和/或其碎片，以保护涡轮风扇发动机的其他部件。结构格子512包括显著的密度以防止松散的风扇叶片和/或其部分离开突出部分504并损坏涡轮风扇发动机的其他部件。在一些示例中，当松散的风扇叶片的碎片以足够的动能穿透结构格子512的前区域或后区域(例如，较浅的部分)以撞击外壁508时，外壁508的曲率使碎片偏转进入结构格子512的另一部分，该另一部分进而容纳碎片以保护涡轮风扇发动机的部件。在一些示例中，结构格子512的内部分包括第一体积分数，并且结构格子512的外部分包括小于第一体积分数的第二体积分数。在这样的示例中，结构格子512的内部分为容纳壳体500提供冲击吸收能力、容纳能力和额外的结构刚度。
49.在图5中，容纳壳体500是提供软壁容纳壳体的优点的硬壁容纳壳体。例如，在图5中，结构格子512为容纳壳体500提供能量吸收能力和刚度。由于结构格子512提供的刚度，相对于图1的容纳壳体134的厚度，容纳壳体500的第一部分502和第二部分506的厚度可以减小。进而，突出部分504为涡轮风扇发动机提供保护，同时保持容纳壳体500的期望重量和/或刚度。在一些示例中，突出部分504通过接合方法集成到现有的容纳壳体中。
50.图6图示了容纳壳体和/或沟槽填充物600的体积分数和/或密度构造。容纳壳体和/或沟槽填充物600的体积分数和/或密度构造可用于图2和3的容纳壳体202和/或沟槽填充物204，和/或图5的结构格子512。在图6中，容纳壳体和/或沟槽填充物600包括可磨损层602、格子结构(例如，第一、第二和/或第三螺旋二十四面体结构302、304、306，结构格子512)604，和壳体606。在图6中，格子结构604包括第一层(例如内层)608和第二层(例如外层)610。
51.在图6中，壳体606围绕格子结构604的第二层610。在图6中，第二层610围绕格子结构604的第一层608。在图6中，可磨损层602位于格子结构604的内部，以防止格子结构因风扇叶片(例如，风扇叶片206)的旋转而遇到磨损。
52.在图6中，格子结构604为容纳壳体和/或沟槽填充物600提供能量吸收能力以最小
化和/或以其他方式减少来自fbo事件的损害。在图6中，第一层608包括第一体积分数和/或密度。在图6中，第二层610包括第二体积分数和/或密度，其小于第一体积分数和/或密度。在图6中，第一层608提供松散风扇叶片和/或其碎片的初始冲击吸收。在这样的示例中，第二层610提供额外的冲击吸收以防止松散的风扇叶片和/或其碎片离开容纳壳体和/或沟槽填充物600，和/或对容纳壳体和/或沟槽填充物600内的部件造成进一步损坏。因此，第二层610的较低体积分数和/或密度提供能量吸收，同时最小化和/或以其他方式减少格子结构的重量，并因此减少容纳壳体和/或沟槽填充物600的重量。
53.在图6中，格子结构604是通过增材制造产生的，这使得格子结构604的特性(例如，结构、刚度、重量、体积分数、密度等)能够对应于在容纳壳体和/或沟槽填充物600内的实施区域。结果，可以基于特定于容纳壳体和/或沟槽填充物600的某些区域的要求(例如，蠕变、疲劳、伸长率等)来制造格子结构604。
54.图7a示出了涡轮风扇发动机700的一部分。在图7a中，涡轮风扇发动机700包括容纳壳体702、沟槽填充物704、风扇叶片706和保持盘708。在图7a中，沟槽填充物704联接到容纳壳体702的内部表面。在一些示例中，图2的沟槽填充物204被用作沟槽填充物704。在图7a中，风扇叶片706联接到保持盘708。在图7a中，在涡轮风扇发动机700的操作期间，保持盘708旋转导致风扇叶片706旋转。
55.在图7a中，容纳壳体702包括桁架和/或肋状结构，如结合图7b进一步讨论的。在一些示例中，容纳壳体702的桁架和/或肋状结构包括至少两种不同金属的混合构造，例如铝锂和铝。例如，容纳壳体702可以包括位于铝壁之间的铝锂带。在一些示例中，容纳壳体702包括在铝锂壁内部的铝锂带的整体构造。在相同密度下，铝锂比铝提供更高的冲击韧性。因此，容纳壳体702可以使用较少的铝锂来提供与铝壳体相同的容纳能力，这导致容纳壳体702的重量减轻。因此，涡轮风扇发动机700可以用较少的支撑材料和/或结构来被支撑，这导致显著的成本节约。在一些示例中，容纳壳体702可以具有与软壁复合风扇壳体相似的重量。在这样的示例中，容纳壳体702可以以显著降低的成本代替软壁复合风扇壳体，同时提供改进的容纳能力。
56.在一些示例中，当涡轮风扇发动机700吸入外来物体时，该物体撞击风扇叶片706和/或保持盘708，导致风扇叶片706和/或其碎片与保持盘708分离(例如，发生fbo事件)。在图7a中，风扇叶片706的旋转速度导致风扇叶片706和/或其碎片朝向沟槽填充物704和容纳壳体702向外轨迹上发射。在图7a中，当fbo事件发生时，容纳壳体702的高冲击韧性防止风扇叶片706和/或其碎片离开涡轮风扇发动机700并损坏外部部件。
57.图7b示出了图7a的容纳壳体702的横截面a-a的俯视图。在图7b中，容纳壳体702包括第一组金属带710、第二组金属带712和壁714。在一些示例中，第一组金属带710和第二组金属带712形成容纳壳体702的内部结构。此外，多个壁714围绕第一组金属带710和第二组金属带712。在图7b中，第一组金属带710、第二组金属带712和多个壁714通过接合方法联接。在图7b中，第一组金属带710、第二组金属带712和壁714包括铝锂。在一些示例中，容纳壳体702的某些区域包括第一组金属带710和第二组金属带712，以提供能量吸收并防止风扇叶片706和/或其碎片离开容纳壳体702。
58.在图7b中，第一组金属带710横穿第二组金属带712。在一些示例中，第一组金属带710定位在与第二组金属带712相同的平面或水平上。在一些示例中，第一组金属带710和第
二组金属带712在容纳壳体702内形成交替层。在一些示例中，第一组金属带710和第二组金属带712沿着容纳壳体702的内圆周和/或外圆周定位，用于在fbo事件期间吸收能量和容纳。第一组金属带710和第二组金属带712可以包括基于容纳壳体702内的实施区域的各种长度、宽度和/或厚度。在图7b中，第一组金属带710和第二组金属带712的结构布局是可构造的。例如，第一组金属带710相对于第二组金属带712的角取向、带710、712之间的间距、带710、712的数量、和/或带710、712形成的层的数量可以基于涡轮风扇发动机700和/或容纳壳体702内的实施区域来构造。
59.图8a示出了图7a-b的涡轮风扇发动机700中的偏转板802的第一实施方式800。在图8a中，偏转板802包括第一端804和第二端806。此外，图8a包括在图7a-b的容纳壳体702的外表面上的脊部808。尽管在该示例中，偏转板802与图7a-b的容纳壳体702一起使用，但偏转板802可以与任何容纳壳体一起使用以保护与涡轮风扇发动机相关联的部件。在一些示例中，偏转板802以最小的重量影响为软壁容纳壳体外部的部件提供保护。
60.在图8a中，偏转板802的第一端804联接到容纳壳体702的脊部808。例如，第一端804可以螺栓连接到脊部808。在一些示例中，偏转板802与脊部808一体形成。例如，偏转板802可以通过凸起的凸台铣削与容纳壳体702一起制造。在图8a中，偏转板802的第二端806与容纳壳体702分离(例如，未接合、未联接、分离等)。
61.在图8a中，偏转板802沿容纳壳体702的外表面的一部分定位。在一些示例中，偏转板802与定位在容纳壳体702外部的与涡轮风扇发动机700相关联的部件(例如齿轮箱和/或fadec)对齐，例如以提供保护。在图8a中，当风扇叶片706从保持盘708释放并发射穿过容纳壳体702时，偏转板802偏转并降低风扇叶片706和/或其碎片的速度。在一些示例中，偏转板802不会完全抑制风扇叶片706的轨迹，因为只有第一端804联接到容纳壳体702并且偏转板802仅定位在容纳壳体702的外表面的一部分上。因此，偏转板802使风扇叶片706和/或其碎片偏转离开位于容纳壳体702外部的与涡轮风扇发动机700相关联的部件，而不使风扇叶片706和/或其碎片偏转回到涡轮风扇发动机700中以避免fbo事件造成进一步的损害。
62.在一些示例中，偏转板802与软壁容纳壳体一起使用，在这种情况下，风扇叶片706和/或其碎片将更可能遇到偏转板802，因为与图7a-b和8a的容纳壳体702相比，软壁容纳壳体提供了降低的容纳能力。在一些示例中，偏转板802的厚度和/或材料被构造为偏转和降低速度，进而防止和/或以其他方式最小化或降低风扇叶片706对与涡轮风扇发动机700相关联的结构的冲击力。例如，当偏转板802与软壁容纳壳体一起使用时，偏转板802可以包括比软壁容纳壳体更致密和更强的延性材料，其以与某些硬壁容纳壳体相比的减轻的重量保护类似于硬壁容纳壳体的软壁容纳壳体外部的部件。在一些示例中，，附加结构沿着容纳壳体702的外表面与偏转板802结合，以在fbo事件发生时容纳风扇叶片706和/或其碎片，如结合图8b进一步讨论的。
63.图8b示出了图7a-b的涡轮风扇发动机700中的偏转板802的第二实施方式850。在图8b中，第二实施方式850包括能量吸收层(例如，格子结构、蜂窝结构等)852、覆盖层(例如，金属片、复合片)854和包裹层(例如，kevlar
tm
包裹物)856。图8b还包括图8a的偏转板802和脊部808、以及图7a-b和8a的容纳壳体702。
64.在图8b中，偏转板802的第一端804联接到容纳壳体702的脊部808。在图8b中，能量吸收层852的第一部分858位于容纳壳体702的外表面上，能量吸收层852的第二部分860位
于偏转板802的第二端806的外表面上。在图8b中，覆盖层854位于能量吸收层852上方。在图8b中，覆盖层854联接到容纳壳体702的外表面。在图8b中，包裹层856位于覆盖层854上方并联接到容纳壳体702。在图8b中，能量吸收层852、覆盖层854和包裹层856设置在具有偏转板802的容纳壳体702的一部分上。
65.在图8b中，能量吸收层852包括在fbo事件发生时能够吸收和/或容纳风扇叶片706和/或其碎片的厚度。在图8b中，覆盖层854保持能量吸收层852的位置。在图8b中，包裹层856使风扇叶片706和/或其碎片容纳在能量吸收层852内。例如，当fbo事件发生时，偏转板802可以提供能量吸收并将风扇叶片706和/或其碎片偏转到能量吸收层852中。因此，能量吸收层852进一步吸收来自风扇叶片706和/或其碎片的动能。此外，覆盖层854在风扇叶片706和/或其碎片行进穿过其中时保持能量吸收层852的位置。继而，包裹层856将到达覆盖层854和/或包裹层856的风扇叶片706和/或其任何碎片偏转回到能量吸收层852中，用于额外的能量吸收，进而进行容纳。因此，偏转板802、能量吸收层852、覆盖层854和/或包裹层856减少和/或以其他方式最小化来自fbo事件的损害。
[0066]“包括”和“包含”(及其所有形式和时态)在本文中用作开放式术语。因此，每当权利要求采用任何形式的“包括”或“包含”(例如，包含、包括、具有等)作为序言或在任何类型的权利要求陈述中采用任何形式的“包括”或“包含”(例如，包含、包括、具有等)，应当理解，在不超出对应权利要求或陈述的范围的情况下，可以存在附加的元件、术语等。如本文所用，当短语“至少”用作例如权利要求的序言中的过渡术语时，其是开放式的，就像术语“包含”和“包括”是开放式的一样。术语“和/或”当例如以a、b和/或c的形式使用时，指的是a、b、c的任何组合或子集，例如(1)单独a，(2)单独b，(3)单独c，(4)a与b，(5)a与c，(6)b与c，以及(7)a与b以及与c。如本文在描述结构、部件、项目、对象和/或事物的上下文中使用的，短语“a和b中的至少一个”旨在指代包括(1)至少一个a、(2)至少一个b，以及(3)至少一个a和至少一个b中的任何的实施方式。类似地，如本文在描述结构、部件、项目、对象和/或事物的上下文中使用的，短语“a或b中的至少一个”旨在指代包括(1)至少一个a，(2)至少一个b，以及(3)至少一个a和至少一个b中的任何的实施方式。如本文在描述过程、指令、动作、活动和/或步骤的进行或执行的上下文中使用的，短语“a和b中的至少一个”旨在指代包括(1)至少一个a，(2)至少一个b，以及(3)至少一个a和至少一个b中的任何的实施方式。类似地，如本文在描述过程、指令、动作、活动和/或步骤的进行或执行的上下文中使用的，短语“a或b中的至少一个”旨在指代包括(1)至少一个a，(2)至少一个b，以及(3)至少一个a和至少一个b中的任何的实施方式。
[0067]
如本文所用，单数引用(例如，“一”、“一种”、“第一”、“第二”等)不排除复数。如本文所用，术语“一”或“一种”实体是指该实体中的一个或多个。术语“一”(或“一种”)、“一个或多个”和“至少一个”在本文中可以互换使用。此外，虽然单独列出，但多个装置、元件或方法动作可以通过例如单个单元或处理器来实施。此外，虽然单独的特征可以包括在不同的示例或权利要求中，但这些可以可能被组合，并且包括在不同示例或权利要求中并不意味着特征的组合是不可行的和/或不利的。
[0068]
从前述内容中，应当理解，示例方法、设备和制品已被公开，它们提供用于能量吸收的轻型风扇壳体构造。更具体地，本文描述的示例提供了在fbo事件发生时保护涡轮风扇发动机的容纳壳体、沟槽填充物和/或与其相关联的结构。此外，本文公开的示例最小化由
容纳壳体、沟槽填充物和/或相关联的结构提供的保护的重量影响，以降低涡轮风扇发动机的重量，进而最小化燃料燃烧和/或与涡轮风扇发动机相关联的支撑结构。
[0069]
本文公开了用于能量吸收的示例轻型风扇壳体构造。
[0070]
进一步的示例及其组合包括以下内容：
[0071]
1.一种设备，包括：第一组金属带，所述第一组金属带位于涡轮风扇发动机的容纳壳体内；和第二组金属带，所述第二组金属带横穿所述第一组金属带，所述第一组金属带和所述第二组金属带围绕所述涡轮风扇发动机的至少一部分。
[0072]
2.根据任何前述条项所述的设备，其中，所述第一组金属带和所述第二组金属带包括铝锂。
[0073]
3.根据任何前述条项所述的设备，其中，所述第一组金属带和所述第二组金属带沿所述容纳壳体内的圆周设置。
[0074]
4.根据任何前述条项所述的设备，其中，所述第一组金属带同心地围绕所述第二组金属带定位。
[0075]
5.根据任何前述条项所述的设备，进一步包括至少第三组金属带，所述第三组金属带横穿或围绕所述第一组金属带和所述第二组金属带。
[0076]
6.根据任何前述条项所述的设备，其中，所述第一组金属带和所述第二组金属带被集成到所述容纳壳体中以提供刚度或能量吸收中的至少一种。
[0077]
7.根据任何前述条项所述的设备，进一步包括偏转板，偏转板固定到所述容纳壳体的外表面。
[0078]
8.一种壳体设备，包括：涡轮风扇发动机的容纳壳体的第一部分；所述容纳壳体的第二部分；和所述容纳壳体的突出部分，所述容纳壳体的突出部分位于所述第一部分和所述第二部分之间，所述突出部分包括结构格子。
[0079]
9.根据任何前述条项所述的壳体设备，其中，所述结构格子的内部分包括第一体积分数，并且所述结构格子的外部分包括第二体积分数，所述第一体积分数大于所述第二体积分数。
[0080]
10.根据任何前述条项所述的壳体设备，其中，所述容纳壳体的所述突出部分包括在两个几何平面中的曲率。
[0081]
11.根据任何前述条项所述的壳体设备，其中，所述容纳壳体的所述突出部分与所述涡轮风扇发动机的风扇叶片对齐。
[0082]
12.根据任何前述条项所述的壳体设备，其中，所述结构格子布置在所述第一部分和所述第二部分之间，以将能量吸收和刚度赋予所述容纳壳体。
[0083]
13.根据任何前述条项所述的壳体设备，其中，所述结构格子是螺旋二十四面体结构。
[0084]
14.根据任何前述条项所述的壳体设备，其中，所述突出部分包括可磨损层，可磨损层位于所述结构格子和所述容纳壳体的内部之间。
[0085]
15.一种设备，包括：涡轮风扇发动机的容纳壳体；和所述涡轮风扇发动机的沟槽填充物，所述沟槽填充物位于所述涡轮风扇发动机与所述容纳壳体之间，所述沟槽填充物包括：第一层，所述第一层包括实心金属；第二层，所述第二层包括格子结构、空气或流体中的至少一种，所述第一层和所述第二层围绕所述涡轮风扇发动机的至少一部分，所述第一
层和所述第二层在径向方向上交替。
[0086]
16.根据任何前述条项所述的设备，其中，所述沟槽填充物的第一区段包括第一体积分数以向所述容纳壳体提供刚度。
[0087]
17.根据任何前述条项所述的设备，其中，所述沟槽填充物的第二区段包括第二体积分数以提供能量吸收，所述第二体积分数小于所述第一体积分数。
[0088]
18.根据任何前述条项所述的设备，其中，所述沟槽填充物的所述第一区段定位在所述容纳壳体的前部部分或后部部分中的至少一个内，并且所述沟槽填充物的所述第二区段定位在所述前部部分和所述后部部分之间的所述容纳壳体的中间部分内。
[0089]
19.根据任何前述条项所述的设备，其中，所述第一区段在所述径向方向上定位在所述第二区段的外部。
[0090]
20.根据任何前述条项所述的设备，其中，所述格子结构是螺旋二十四面体结构。
[0091]
尽管本文已经公开了某些示例方法、设备和制品，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利涵盖了完全落入本专利权利要求范围内的所有方法、设备和制品。
[0092]
以下权利要求在此通过引用并入本详细说明中，每个权利要求作为本公开的单独实施例独立存在。