|
如果经常坐飞机，那肯定都知道，飞机发动机前面有一圈很大很大的叶片。没错，通常通过发动机外观我们只能看到发动机的风扇叶片（涡扇发动机）或者涡桨叶片（涡桨发动机），也就是我们通常在飞机前面能看到的很高很大的叶片。那飞机发动机上究竟是不是只有我们看到的风扇叶片啊？如果你只见树木，不见森林，那就错了，风扇叶片论数量只占到发动机中叶片总数的2%左右，还有很多叶片是什么呢？下面跟着小编一起来看看发动机上的叶片类型，以及每种叶片不同的工作原理。今天我们先来说说——修长的风扇叶片！ 就风扇叶片而言，目前世界上目前最大风扇叶片是GE9X的风扇叶片它的叶尖直径为3.4m，采用GE公司的第4代碳纤维复合材料制成。3.4m是什么概念，也就是说单个叶片安在发动机上，它的半径几乎相当于成年人的身高。 GE9X叶片 钛合金风扇叶片 风扇叶片是最容易观察到的叶片。风扇叶片的直径一般比较大，从一米到三米多不等。风扇叶片的主要作用是把进入发动机的空气进行初步压缩，压缩后的气体分两路，一路进入内涵道进行继续压缩，一路流进外涵道直接高速排出，产生巨大的推力。可能觉得不可思议，其实涡扇发动机80%以上的推力都是由直接排出外涵道的气体提供的。 风扇叶片一般是由钛合金以及复合材料制成。其中，GE的风扇叶片一般都是碳纤维复合材料。复合材料的比强度很高，所以发动机转速，比较高的复合材料是不存在强度问题。GE90发动机复合材料风扇叶片:直径达3.124m.叶身与叶根用IM7中长碳纤维与韧性好的8511-7环氧树脂组成的被称为”大力神”的8511-7/IM7复合材料制成一整体。在叶身的压力面上喷涂聚胺酯防腐涂层，在叶背上涂有聚胺酯漆。为提高叶片抗大鸟撞击的能力，叶片前缘从上至下包有钛合金薄片，在叶盆尾缘位于叶尖1/3的面积上也包有钛合金薄片。钛合金薄片是用3MAF191胶粘到复合材料的叶身上的。为防止叶片在叶尖与尾缘处材料脱层，用Kevlar材料制成的线在叶尖与尾缘处进行了缝合。 复合材料叶片 钛合金叶片 但是罗罗目前的风扇叶片都是钛合金的，因为即使是比强度最高的金属——钛合金叶片的话，发动机转速一旦超过设计的转速，也会导致叶片的强度不足，有可能造成叶片疲劳断裂。但是罗罗公司开创性地把钛合金叶片设计成中间空心的夹层结构。主要是利用其独特成型工艺，把两片钛合金薄板，通过超速扩散成型工艺做成中间有蜂窝状结构的叶片，从而减轻了叶片的质量。 空心叶片结构 目前的风扇叶片造型都是带后掠叶片，因为气动学的研究表明, 宽弦风扇叶片将前缘设计成前掠或后掠, 能大大削弱叶片通道中激波强度并提高效率, 但它的实现要从气动一强度一体化来考虑并完成设计。这是因为在前、后掠叶片中, 气动和结构强度要求是紧密藕合和互相制约的。由于叶片前缘后掠的形状和程度对气动性能有显著的影响但前、后掠后, 叶型的重心积叠线不再是径向线,除了离心力产生的应力外, 还出现了额外的相对于叶型的两个惯性主轴的弯曲应力。 风扇叶片是通过榫齿连接到轮盘上的。通常风扇叶片榫根均作成直线形, 以便在轮盘上用拉刀拉削出榫槽。由于叶片截面形状的轮廓线呈弧形, 叶根平台为了将叶身下部截面全部包容, 只得作成宽度较大的平行四边形, 这时, 轮盘直径只有作得较大, 才能容纳下所有叶片。如果将叶根平台作成与叶根截面形状基本一致, 即其轮廓线也呈弧形, 平台的最大宽度处就较窄, 如要装同样数目的叶片, 轮盘直径可以小些, 也就增大了轮毅比。在同样的空气流量下, 发动机进口直径可以小, 显然能带来较多的好处。叶片根部平台作成弧形, 同时考虑到叶片能方便地装进轮盘, 叶片的榫根只能作成圆弧形, 但是，轮盘的榫槽不能用拉刀拉出来，只能用铣床将它铣出来，增加了加工的困难于工作量。 圆弧形榫根 这期我们先聊聊风扇叶片，下期我们接着聊压气机叶片。 |
|
|
