轻量化的航空发动机转子和航空发动机

本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种轻量化的航空发动机转子和航空发动机。

背景技术：

1、随着航空发动机高性能、高推重比的发展需求，发动机的减重需求越来越迫切。高推重比的发动机对各部件的重量要求越来越苛刻，压缩机作为航空发动机的三大主要部件之一，降低它的重量对发动机推重比的提高有着重要的作用。

2、钛合金以其优良的力学性能在航空发动机中大量应用，采用钛合金在显著提高发动机性能的同时，也带来了另外一个严重的问题，即钛火。航空发动机领域对钛火问题都应给予足够的重视，以确保使用钛合金材料的航空发动机的安全性。

技术实现思路

1、本申请旨在提出一种轻量化的航空发动机转子，降低钛火风险。本申请还提出一种航空发动机。

2、本申请的实施方式提出一种轻量化的航空发动机转子，包括：

3、叶环，所述叶环为圆环状，所述叶环包括环体和纤维增强环，所述环体由钛合金制成，所述纤维增强环由纤维增强复合材料制成，所述环体包围所述纤维增强环；以及

4、多个叶片，所述多个叶片沿所述叶环的周向设置于所述叶环，所述叶片包括钛合金部分和树脂基复合材料部分，所述树脂基复合材料部分包括叶片的叶尖，所述钛合金部分包括叶片的叶根，所述叶根通过摩擦焊连接于所述叶环。

5、在至少一个可能的实施方式中，所述叶片还包括前缘、内芯、尾缘和叶身，所述前缘和所述尾缘为所述叶片在所述航空发动机转子的轴向上相反的两个边缘部分，所述叶身设置于所述内芯的外侧。

6、在至少一个可能的实施方式中，所述钛合金部分还包括所述前缘和所述内芯，所述树脂基复合材料部分包括所述尾缘和所述叶身。

7、在至少一个可能的实施方式中，所述环体设置有容纳腔，所述容纳腔沿所述叶环的周向延伸形成环形，所述纤维增强环设置于所述容纳腔。

8、在至少一个可能的实施方式中，所述纤维增强复合材料沿所述叶环的周向缠绕铺设以强化所述环体，所述环体和所述纤维增强环通过热等静压方式成型。

9、在至少一个可能的实施方式中，所述纤维增强复合材料为碳化硅纤维增强钛基复合材料。

10、在至少一个可能的实施方式中，所述钛合金部分和所述树脂基复合材料部分采用胶接或热压的方式连接。

11、在至少一个可能的实施方式中，所述树脂基复合材料部分地包围所述钛合金部分。

12、在至少一个可能的实施方式中，所述航空发动机转子为压气机的转子。

13、本申请还提出一种航空发动机，包括上述技术方案中任一项所述的轻量化的航空发动机转子。

14、通过采用上述技术方案，本申请可以获得以下有益效果中的至少一个。

15、(1)叶片包括钛合金部分和树脂基复合材料部分，可以在保持相同强度的情况下质量更轻或者保持相同质量的情况下强度更高。

16、(2)树脂基复合材料的叶尖可以避免航空发动机转子在高速转动下与机匣或涂层直接摩擦起火，可以降低航空发动机转子的钛火风险。

17、(3)通过纤维增强复合材料强化的叶环相较于仅由金属制成的叶环，可以在保持相同强度的情况下质量更轻或者保持相同质量的情况下强度更高。

技术特征：

1.一种轻量化的航空发动机转子，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的轻量化的航空发动机转子，其特征在于，所述叶片(2)还包括前缘(22)、内芯(23)、尾缘(25)和叶身(26)，所述前缘(22)和所述尾缘(25)为所述叶片(2)在所述航空发动机转子的轴向(a)上相反的两个边缘部分，所述叶身(26)设置于所述内芯(23)的外侧。

3.根据权利要求2所述的轻量化的航空发动机转子，其特征在于，所述钛合金部分还包括所述前缘(22)和所述内芯(23)，所述树脂基复合材料部分包括所述尾缘(25)和所述叶身(26)。

4.根据权利要求1所述的轻量化的航空发动机转子，其特征在于，所述环体(11)设置有容纳腔，所述容纳腔沿所述叶环(1)的周向(c)延伸形成环形，所述纤维增强环(12)设置于所述容纳腔。

5.根据权利要求1所述的轻量化的航空发动机转子，其特征在于，所述纤维增强复合材料沿所述叶环(1)的周向(c)缠绕铺设以强化所述环体(11)，所述环体(11)和所述纤维增强环(12)通过热等静压方式成型。

6.根据权利要求1所述的轻量化的航空发动机转子，其特征在于，所述纤维增强复合材料为碳化硅纤维增强钛基复合材料。

7.根据权利要求1所述的轻量化的航空发动机转子，其特征在于，所述钛合金部分和所述树脂基复合材料部分采用胶接或热压的方式连接。

8.根据权利要求1所述的轻量化的航空发动机转子，其特征在于，所述树脂基复合材料部分地包围所述钛合金部分。

9.根据权利要求1所述的轻量化的航空发动机转子，其特征在于，所述航空发动机转子为压气机的转子。

10.一种航空发动机，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的轻量化的航空发动机转子。

技术总结
本申请提出一种轻量化的航空发动机转子，其包括：叶环(1)，所述叶环(1)为圆环状，所述叶环(1)包括环体(11)和纤维增强环(12)，所述环体(11)由钛合金制成，所述纤维增强环(12)由纤维增强复合材料制成，所述环体(11)包围所述纤维增强环(12)；以及多个叶片(2)，所述多个叶片(2)沿所述叶环(1)的周向(C)设置于所述叶环(1)，所述叶片(2)包括钛合金部分和树脂基复合材料部分，所述树脂基复合材料部分包括叶片(2)的叶尖(24)，所述钛合金部分包括叶片(2)的叶根(21)，所述叶根(21)通过摩擦焊连接于所述叶环(1)。

技术研发人员：裴会平,邵天敏,程冰雪
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25