【長知識】民用航空發動機複合材料風扇葉片製造過程

首先來看段近日GE公司公布的風扇葉片製造過程視頻:

該葉片新的複合成型工藝包括:新的複合工藝造型、先進的感測器和數據採集系統、數據-信息轉換技術、壓縮成型工藝、高壓固化工藝和模擬處理用的小尺度模型等。葉片是以數百層經樹脂浸漬的預浸紗布帶,以漸薄的方式,從葉根向葉尖纏繞模壓成形而成。

以模壓成形法製造樹脂基複合材料風扇葉片的具體工藝過程如下:

首先,用模板法或沖模法截取各鋪層。由於每個鋪層的尺寸大小不一,要用計算機放樣技術來確定尺寸。

其次,將不同鋪層以一定順序裝在模具上,按給定工藝參數進行固化。

再次,進行脫模脫模後對葉片進行加工、去毛刺、修整和鑽孔;按順序,在葉片前緣鋪上膠膜、絲網和裝配金屬保護板,然後,再在一定工藝條件下加熱、加壓固化。

最後,脫模修整後,對葉片表面進行吹砂處理,打底漆,並塗上0.20~0.25mm厚的聚氨酯塗料,待其干固後,即得到帶有前緣保護的實心複合材料葉片。

新工藝的採用保證了新型風扇葉片無缺陷,在葉片纖維中既無皺紋也無空洞。

由於複合材料尖部邊緣有剝離趨向,葉片前緣、後緣及葉尖都包有鈦合金條,可以使外物損傷能量得以消散。

這種複合材料風扇葉片,主要優點有:

  • 使發動機的質量更輕、燃油效率更高、運轉效率更高、雜訊更低;

  • 用碳纖維加強高韌性環氧樹脂複合材料製造的風扇葉片比鈦合金夾芯結構的風扇葉片輕。

  • 在抗振特別是抗顫振方面,優於鈦合金;抗鳥撞能力和低噪音指標也得到了適航當局的認可。

  • 使風扇的轉速降低、質量減輕、氣動特性改善,從而提高了發動機的涵道比,並降低了雜訊;可使外來物在風扇葉片離心作用下被甩入風扇涵道,而不能進入低壓壓氣機,從而増強了發動機的抗外物損傷能力。

  • 來源:文字部分摘自"李傑,GE公司複合材料風扇葉片的發展和工藝,航空發動機第34卷第4期"

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