本申請涉及渦輪機的領域，特別是涉及渦輪機的固定輪葉組件，例如包括可變槳距定子輪葉的固定輪葉組件，每個可變槳距定子輪葉附接到樞轉件。本發明特別適用于渦輪機的無涵道導向輪葉或渦輪機的涵道導向輪葉。

背景技術：

1、包括至少一個無涵道螺旋槳的渦輪機被稱為“開式轉子”或“無涵道風扇”渦輪機。這種渦輪機可以包括兩個無涵道且對轉的螺旋槳(被稱為對轉開式轉子(contra-rotatingopen?rotor，首字母縮寫為cror))或者單個無涵道螺旋槳和包括多個定子輪葉的導向輪葉(被稱為無涵道單風扇(unducted?single?fan，首字母縮寫為usf))。螺旋槳可以布置在氣體發生器(或發動機)的后部以使該氣體發生器是推動型的，或者布置在氣體發生器的前部以使該氣體發生器是牽拉型的。這些渦輪機是渦輪螺旋槳發動機，渦輪螺旋槳發動機與渦輪噴氣發動機的不同之處在于使用在短艙外部的螺旋槳(無涵道)，而不是使用內部風扇。這使得能夠非常顯著地增加涵道比，而不受旨在圍繞螺旋槳或風扇的輪葉的殼體或短艙的質量的影響。

2、導向輪葉的定子輪葉通常安裝在轂部上，轂部承載分別在主空氣路徑中流通和圍繞進氣殼體流通的主流和次級流的分流器。與無涵道單風扇(usf)型渦輪機的上游螺旋槳不同，導向輪葉的定子輪葉相對于上游螺旋槳的旋轉軸線旋轉地固定，因此導向輪葉的定子輪葉不經受任何離心力。

3、定子輪葉從進氣殼體延伸，有利地，定子輪葉具有可變槳距。為此，每個定子輪葉根部沿槳距軸線可樞轉地安裝，每個定子輪葉連接到安裝在渦輪機中的槳距改變系統。由于在定子輪葉的根部和樞轉件周圍存在許多設備部件，因此定子輪葉的根部和樞轉件的集成區域是高應力區域。

4、此外，在期望減輕重量的這種渦輪機中，定子輪葉優選地由復合材料制成，復合材料包括嵌入有機基體中的纖維增強件。

5、然而，當前的螺旋槳附接技術不能滿足用于對usf型渦輪機的定子輪葉進行附接的需求，因為當前的螺旋槳附接技術被配置成使用由輪葉組件的旋轉產生的離心力將輪葉組件的根部向下壓入凹部附接件中。然而，在靜態輪葉組件中，由于沒有旋轉，因此也沒有離心力，則無法使用這種簡單且公知的附接方式。因此，靜態輪葉組件的輪葉通常通過螺栓連接而附接到金屬緊固件上。然而，這些緊固件在徑向或切向上體積較大，這使得這些緊固件難以結合到渦輪機中。

技術實現思路

1、本申請的一個目的是通過提供一種用于對渦輪機的靜態輪葉組件的可變槳距輪葉進行附接的附接系統來補救上述缺點，該附接系統具有減小的徑向和切向體積，同時保證靜態輪葉組件的輪葉的適當保持。

2、為此，根據第一方面，提供了一種渦輪機的靜態輪葉組件的輪葉，該輪葉包括：

3、-輪葉根部，輪葉根部包括嵌入基體中的纖維增強件，纖維增強件包括第一殼層和第二殼層，第一殼層和第二殼層由通到輪葉根部的下表面上的空腔分隔開；

4、-緊固件，緊固件被配置成接納輪葉根部并且將輪葉根部附接到輪葉組件的轂部，緊固件包括平臺和從所述平臺突出的肋部，肋部被配置成進入空腔中，以在第一殼層的內表面與第二殼層的內表面之間延伸；以及

5、-附接系統，附接系統被配置成將第一殼層和第二殼層機械地附接到緊固件的肋部。

6、根據第一方面的輪葉的一些優選但非限制性的特征是被單獨采用或組合采用的以下特征：

7、-附接系統穿過第一殼層、肋部和第二殼層；

8、-肋部包括連接到平臺的兩個側表面和連接兩個側表面的頂端，肋部的厚度從平臺向頂端的方向減小，殼層的內表面能夠比肋部的側表面更向外展開；在變型中，肋部包括連接到平臺的兩個側表面和連接兩個側表面的頂端，肋部的厚度從平臺向頂端的方向是大體上恒定的；根據又一變型，肋部包括兩個凹形彎曲的側表面，使得肋部的厚度從平臺向頂端的方向減小；

9、-第一殼層和第二殼層還鄰接抵靠平臺；

10、-附接系統包括以下元件中的至少一個：螺栓；板，板被成形為與殼層的外表面接觸；

11、-附接系統包括螺栓，螺栓穿過第一殼層、肋部和第二殼層；

12、-輪葉還包括成形部件，成形部件容納在空腔中，遠離肋部的頂端；

13、-成形部件包括附加復合材料，附加復合材料包括嵌入附加基體中的附加纖維增強件，附加纖維增強件包括楊氏模量至少等于5gpa的纖維，例如碳纖維、芳族聚酰胺纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維；

14、-輪葉還包括填充部件，填充部件容納在空腔中，在輪葉的頂端與成形部件之間，填充部件能夠包含密度小于復合材料的密度的材料；

15、-纖維增強件具有上游邊緣和下游邊緣，空腔還通到上游邊緣和下游邊緣中的至少一個上；和/或

16、-緊固件是樞轉件。

17、根據第二方面，提供了一種渦輪機的靜態輪葉組件，靜態輪葉組件包括至少一個根據第一方面的輪葉和轂部，輪葉的緊固件圍繞槳距軸線可樞轉地安裝在轂部上。

18、根據第三方面，提供了一種渦輪機，渦輪機包括根據第二方面的靜態輪葉組件，渦輪機還包括涵道風扇或無涵道螺旋槳、壓縮區段和渦輪區段，靜態輪葉組件是以下輪葉組件中的至少一個：風扇的涵道導向輪葉、螺旋槳的無涵道導向輪葉、壓縮區段的導向輪葉、渦輪區段的噴嘴。

19、根據第四方面，提供了一種飛行器，飛行器包括至少一個根據第三方面的渦輪機，渦輪機可以使用掛架附接到飛行器。

20、根據第五方面，提供了一種用于制造根據第一方面的輪葉的方法，方法包括以下步驟：

21、-生產輪葉根部，輪葉根部包括嵌入基體中的纖維增強件，纖維增強件包括第一殼層和第二殼層，第一殼層和第二殼層由通到纖維增強件的下表面上的空腔分隔開；

22、-將緊固件的肋部插入到輪葉根部的空腔中，使得肋部在第一殼層的內表面與第二殼層的內表面之間延伸，并且平臺在空腔的外部延伸；

23、-將第一殼層和第二殼層機械地附接到緊固件的肋部。

24、可選地，在插入肋部的步驟之前，生產輪葉根部的步驟包括以下子步驟：

25、-將至少一個填充部件和至少一個成形部件依次插入到空腔中；

26、-將由纖維增強件、至少一個填充部件和至少一個成形部件形成的組件放置到模具中，以及

27、-注射基體。

技術特征：

1.渦輪機(1)的靜態輪葉組件(2)的輪葉(3)，所述輪葉包括：

2.根據權利要求1所述的輪葉(3)，其中，所述肋部(17)包括連接到所述平臺(16)的兩個側表面(21)和連接所述兩個側表面(21)的頂端(22)，所述肋部(17)的厚度從所述平臺(16)向所述頂端(22)的方向減小。

3.根據權利要求1所述的輪葉(3)，其中，殼層(12)的內表面(12a)比所述肋部(17)的側表面(21)更向外展開。

4.根據權利要求1所述的輪葉(3)，其中，所述肋部(17)包括連接到所述平臺(16)的兩個側表面(21)和連接所述兩個側表面(21)的頂端(22)，所述肋部(17)的厚度從所述平臺(16)向所述頂端(22)的方向是大體上恒定的。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的輪葉(3)，其中，所述第一殼層和所述第二殼層(12)還鄰接抵靠所述平臺(16)。

6.根據權利要求1至5中任一項所述的輪葉(3)，其中，所述附接系統(18)包括以下元件中的至少一個：螺栓(31)；板(23)，所述板被成形為與殼層(12)的外表面接觸。

7.根據權利要求6所述的輪葉(3)，其中，所述附接系統(18)包括螺栓(31)，所述螺栓(31)穿過所述第一殼層(12)、所述肋部(17)和所述第二殼層(12)。

8.根據權利要求1至7中任一項所述的輪葉(3)，還包括成形部件(24)，所述成形部件容納在所述空腔(14)中，遠離所述肋部(17)的頂端(22)。

9.根據權利要求8所述的輪葉(3)，其中，所述成形部件(24)包括附加復合材料，所述附加復合材料包括嵌入附加基體中的附加纖維增強件，所述附加纖維增強件(13)包括楊氏模量至少等于5gpa的纖維，例如碳纖維、芳族聚酰胺纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維。

10.根據權利要求8或9所述的輪葉(3)，還包括填充部件(25)，所述填充部件容納在所述空腔(14)中，在所述輪葉(3)的頂端(22)與所述成形部件(24)之間，所述填充部件(25)能夠包含密度小于復合材料的密度的材料。

11.根據權利要求1至10中任一項所述的輪葉(3)，其中，所述纖維增強件(13)具有上游邊緣(19)和下游邊緣(20)，所述空腔(14)還通到所述上游邊緣(19)和所述下游邊緣(20)中的至少一個上。

12.根據權利要求1至11中任一項所述的輪葉(3)，其中，所述緊固件(6)是樞轉件。

技術總結
本發明涉及渦輪機(1)的靜態輪葉組件(2)的輪葉(3)，輪葉包括：?輪葉根部(8)，輪葉根部包括纖維增強件(13)，纖維增強件包括第一殼層(12)和第二殼層(12)，第一殼層和第二殼層由通到輪葉根部(8)的下表面(15)上的空腔(14)分隔開；?緊固件(6)，緊固件被配置成接納輪葉根部(8)并且將輪葉根部附接到輪葉組件(2)的轂部(4)，緊固件(6)包括平臺(16)和從平臺(16)突出的肋部(17)，肋部(17)被配置成進入空腔(14)中，以在第一殼層(12)的內表面(12a)與第二殼層(12)的內表面之間延伸；以及?附接系統(18)，附接系統被配置成將第一殼層(12)和第二殼層(12)機械地附接到緊固件(6)的肋部(17)。

技術研發人員：西莉亞·伊格萊西亞斯·卡諾,文森特·朱登
受保護的技術使用者：賽峰飛機發動機公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28