风扇机匣吸能层、航空发动机、飞行器的制作方法

本发明涉及一种风扇机匣吸能层、航空发动机、飞行器。

背景技术：

1、大涵道比涡扇发动机风扇机匣，主要作用是包容断裂的风扇叶片，典型航空发动机设计中，通常在机匣内嵌有较厚的蜂窝层。当风扇叶片断裂后，其断片以很大的撞击力撞到包容环的蜂窝层上，在叶片撞击时蜂窝层发生压缩变形，在变形过程中，能够吸收叶片撞击能量，减小风扇机匣包容环所承受的冲击载荷。此外，蜂窝结构能够提供一定的刚性以防止风扇机匣变形后与风扇转子发生碰磨。

2、但是，传统蜂窝层采用六面体等壁厚结构，蜂窝壁板与航空发动机径向平行，受到断裂风扇叶片撞击，通常会破碎失效，包容效果差。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中机匣内部的蜂窝层容易破碎，包容效果差的缺陷，提供一种风扇机匣吸能层、航空发动机、飞行器。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、本发明提供了一种风扇机匣吸能层，安装于风扇机匣的内壁，所述风扇机匣吸能层包括内环构件和外环构件，所述内环构件相对所述外环构件远离所述内壁设置，所述内环构件和所述外环构件之间填充有吸能主体；

4、所述吸能主体包括至少一层面板，所述外环构件和所述面板之间、两个相邻所述面板之间、所述面板和所述内环构件之间有沿着所述面板的长度方向分布的吸能单元，所述吸能单元包括设有薄弱部的支撑板和位于所述支撑板的至少一侧的连接板，所述支撑板的两端、所述连接板的两端分别连接所述面板和相邻的所述面板或所述内环构件或所述外环构件，所述薄弱部被设置成所述内环构件遭受叶片撞击后，所述支撑板中所述薄弱部处能够断裂或变形，以使得位于所述支撑板两侧的所述面板、所述内环构件和所述面板、所述外环构件和所述面板之间的距离缩小。

5、在本方案中，采用上述结构形式，风扇叶片正常工作的情况下，支撑板增强风扇机匣结构刚度，提供面板和相邻的面板或内环构件或外环构件之间的支撑；风扇叶片折断后，断片以很大的撞击力撞到内环构件上，支撑板中薄弱部处发生断裂或变形，以保证连接板能够发生变形，力传递到外环构件上后反作用力于吸能主体，面板中与下一层吸能单元中的支撑板和连接板之间的区域向远离风扇机匣的方向凹陷，给位于支撑板侧边的连接板朝向受力位置施加拉力，连接板发生压缩弯曲变形，并向靠近支撑板的方向凸出，连接板向撞击区域聚集，产生负泊松比效应，吸收风扇叶片部分撞击力，以减少风扇也叶片对风扇机匣包容环的冲击力，撞击区域的材料集中也能更好的抵抗断裂风扇叶片的穿透，吸收断裂风扇叶片的冲击能量，增强风扇机匣的包容能力。

6、较佳地，所述连接板为弧形板，且所述连接板的中部向靠近所述支撑板的方向凸出。

7、在本方案中，采用上述结构形式，内环构件遭受叶片撞击后，弧形的连接板能够引导变形方向，连接板向靠近支撑板的方向压缩变形的效果更好。

8、较佳地，所述支撑板的两侧设有所述连接板。

9、在本方案中，采用上述结构形式，位于支撑板两侧的连接板向撞击区域聚集，进一步增强风扇机匣的包容能力。

10、较佳地，所述面板具有凹陷部，所述凹陷部的两端分别与下一层所述吸能单元中的所述支撑板和所述连接板连接，所述凹陷部中与上一层所述吸能单元的所述连接板的连接处向远离所述风扇机匣的方向凸出。

11、在本方案中，采用上述结构形式，内环构件遭受叶片撞击后，凹陷部能够引导变形方向，凹陷部曲率增大，进一步对侧边的连接板施加拉力，连接板变形效果更好。

12、较佳地，所述连接板与所述支撑板间隔设置。

13、在本方案中，采用上述结构形式，增大支撑板、连接板、面板、相邻面板或外环构件或内环构件所围合形成的空腔的空间，连接板发生变形时，供连接板变形的空间更大，进而能够获得更强的变形吸能能力。

14、较佳地，所述支撑板上开设凹槽形成所述薄弱部；

15、或，所述支撑板中开孔以形成所述薄弱部。

16、在本方案中，采用上述结构形式，便于加工。

17、较佳地，所述吸能主体包括至少两种尺寸的吸能单元，所述支撑板、所述连接板、所述面板、相邻所述面板或所述外环构件或所述内环构件所围合形成的空腔，越靠近所述内壁，所述空腔越大。

18、在本方案中，采用上述结构形式，空腔小的吸能单元靠近内环构件，空腔大的吸能单元靠近外环构件，靠近内环构件的小尺度吸能单元能够提供足够的刚度，靠近外环构件的大尺度吸能单元能够具有足够的变形吸能能力，且空心率高，结构轻量化。

19、较佳地，每层所述吸能主体中，多个所述吸能单元沿着所述风扇机匣的周向方向均匀分布。

20、较佳地，所述风扇机匣吸能层通过增材制造工艺成型。

21、在本方案中，采用增材制造工艺，实现制造的可行性，以金属粉末(例如铝合金)为原料，通过激光熔化/快速凝固逐层沉积，风扇机匣吸能层一体成型，能够保证风扇机匣吸能层结构可靠性，且风扇机匣吸能层能够根据风扇机匣的形状随形填充；另外，加工人员能够根据实际需要，风扇机匣吸能层中不同区域加工厚度不同。

22、较佳地，所述风扇机匣吸能层的材质选用铝合金。

23、在本方案中，实现风扇机匣吸能层结构的轻量化。

24、本发明提供了一种航空发动机，所述航空发动机包括如上所述的风扇机匣吸能层。

25、本发明提供了一种飞行器，所述飞行器包括如上所述的航空发动机。

26、本发明的积极进步效果在于：

27、本发明的风扇机匣吸能层在风扇叶片正常工作的情况下，支撑板增强风扇机匣结构刚度，提供面板和相邻的面板或内环构件或外环构件之间的支撑；风扇叶片折断后，断片以很大的撞击力撞到内环构件上，支撑板中薄弱部处发生断裂或变形，以保证连接板能够发生变形，力传递到外环构件上后反作用力于吸能主体，面板中与下一层吸能单元中的支撑板和连接板之间的区域向远离风扇机匣的方向凹陷，给位于支撑板侧边的连接板朝向受力位置施加拉力，连接板发生压缩弯曲变形，并向靠近支撑板的方向凸出，连接板向撞击区域聚集，产生负泊松比效应，吸收风扇叶片部分撞击力，以减少风扇也叶片对风扇机匣包容环的冲击力，撞击区域的材料集中也能更好的抵抗断裂风扇叶片的穿透，吸收断裂风扇叶片的冲击能量，增强风扇机匣的包容能力。

技术特征：

1.一种风扇机匣吸能层，安装于风扇机匣的内壁，其特征在于，所述风扇机匣吸能层包括内环构件和外环构件，所述内环构件相对所述外环构件远离所述内壁设置，所述内环构件和所述外环构件之间填充有吸能主体；

2.如权利要求1所述的风扇机匣吸能层，其特征在于，所述连接板为弧形板，且所述连接板的中部向靠近所述支撑板的方向凸出。

3.如权利要求1所述的风扇机匣吸能层，其特征在于，所述支撑板的两侧设有所述连接板。

4.如权利要求1所述的风扇机匣吸能层，其特征在于，所述面板具有凹陷部，所述凹陷部的两端分别与下一层所述吸能单元中的所述支撑板和所述连接板连接，所述凹陷部中与上一层所述吸能单元的所述连接板的连接处向远离所述风扇机匣的方向凸出。

5.如权利要求1所述的风扇机匣吸能层，其特征在于，所述连接板与所述支撑板间隔设置。

6.如权利要求1所述的风扇机匣吸能层，其特征在于，所述支撑板上开设凹槽形成所述薄弱部；

7.如权利要求1所述的风扇机匣吸能层，其特征在于，所述吸能主体包括至少两种尺寸的吸能单元，所述支撑板、所述连接板、所述面板、相邻所述面板或所述外环构件或所述内环构件所围合形成的空腔，越靠近所述内壁，所述空腔越大。

8.如权利要求1所述的风扇机匣吸能层，其特征在于，每层所述吸能主体中，多个所述吸能单元沿着所述风扇机匣的周向方向均匀分布。

9.如权利要求1所述的风扇机匣吸能层，其特征在于，所述风扇机匣吸能层通过增材制造工艺成型。

10.如权利要求1-9任一项所述的风扇机匣吸能层，其特征在于，所述风扇机匣吸能层的材质选用铝合金。

11.一种航空发动机，其特征在于，所述航空发动机包括权利要求1-10任一项所述的风扇机匣吸能层。

12.一种飞行器，其特征在于，所述飞行器包括如权利要求11所述的航空发动机。

技术总结
本发明公开了一种风扇机匣吸能层、航空发动机、飞行器，风扇机匣吸能层安装于风扇机匣的内壁，包括内环构件和外环构件，内环构件相对外环构件远离所述内壁设置，内环构件和外环构件之间填充有吸能主体；吸能主体包括至少一层面板，外环构件和面板之间、两个相邻面板之间、面板和内环构件之间有沿着面板的长度方向分布的吸能单元，吸能单元包括设有薄弱部的支撑板和连接板，支撑板的两端、连接板的两端分别连接面板和相邻的面板或内环构件或外环构件。本发明的风扇机匣吸能层在叶片折断后，支撑板中薄弱部处发生断裂或变形，给位于支撑板侧边的连接板向撞击区域聚集，吸收断裂风扇叶片的冲击能量，增强风扇机匣的包容能力。

技术研发人员：柴象海,杨宵毅,史同承,王少辉,胡志刚
受保护的技术使用者：中国航发商用航空发动机有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11