【长知识】民用航空发动机复合材料风扇叶片制造过程

首先来看段近日GE公司公布的风扇叶片制造过程视频：

该叶片新的复合成型工艺包括：新的复合工艺造型、先进的传感器和数据采集系统、数据-信息转换技术、压缩成型工艺、高压固化工艺和模拟处理用的小尺度模型等。叶片是以数百层经树脂浸渍的预浸纱布带，以渐薄的方式，从叶根向叶尖缠绕模压成形而成。

以模压成形法制造树脂基复合材料风扇叶片的具体工艺过程如下：

首先，用模板法或冲模法截取各铺层。由于每个铺层的尺寸大小不一，要用计算机放样技术来确定尺寸。

其次，将不同铺层以一定顺序装在模具上，按给定工艺参数进行固化。

再次，进行脱模脱模后对叶片进行加工、去毛刺、修整和钻孔；按顺序，在叶片前缘铺上胶膜、丝网和装配金属保护板，然后，再在一定工艺条件下加热、加压固化。

最后，脱模修整后，对叶片表面进行吹砂处理，打底漆，并涂上0.20~0.25mm厚的聚氨酯涂料，待其干固后，即得到带有前缘保护的实心复合材料叶片。

新工艺的采用保证了新型风扇叶片无缺陷，在叶片纤维中既无皱纹也无空洞。

由于复合材料尖部边缘有剥离趋向，叶片前缘、后缘及叶尖都包有钛合金条，可以使外物损伤能量得以消散。

这种复合材料风扇叶片，主要优点有：

• 使发动机的质量更轻、燃油效率更高、运转效率更高、噪声更低；

• 用碳纤维加强高韧性环氧树脂复合材料制造的风扇叶片比钛合金夹芯结构的风扇叶片轻。

• 在抗振特别是抗颤振方面，优于钛合金；抗鸟撞能力和低噪音指标也得到了适航当局的认可。

• 使风扇的转速降低、质量减轻、气动特性改善，从而提高了发动机的涵道比，并降低了噪声；可使外来物在风扇叶片离心作用下被甩入风扇涵道，而不能进入低压压气机，从而増强了发动机的抗外物损伤能力。

来源：文字部分摘自'李杰，GE公司复合材料风扇叶片的发展和工艺，航空发动机第34卷第4期'