СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ЛОПАТКИ И РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, ВКЛЮЧАЮЩИЙ ТАКУЮ КОНСТРУКЦИЮ Российский патент 2018 года по МПК F01D9/02 F04D29/54 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к соединительной конструкции для лопатки, которая образует реактивный двигатель и выполнена из композиционного материала из термоотверждающейся смолы или термопластичной смолы и армирующего волокна, и к реактивному двигателю, включающему соединительную конструкцию для лопатки.

Предшествующий уровень техники

[0002] Конструкция, описанная в патентном документе 1, представляет собой обычный пример вышеупомянутой соединительной конструкции для лопатки, выполненной из композиционного материала.

[0003] Данная соединительная конструкция для лопатки применяется для соединительного компонента между: направляющей лопаткой, от которой требуется выполнение функции несущего элемента, а также функции регулирования потока, заключающейся в регулировании потока воздуха, вводимого посредством лопаток ротора, и, например, корпусом вентилятора, образующим основной корпус двигателя.

[0004] То есть, при данной соединительной конструкции для лопатки две металлические разделенные детали расположены так, что они присоединены к соединительному компоненту между хвостовой частью лопатки, представляющей собой направляющую лопатку и выполненной из композиционного материала, и корпусом вентилятора с обеих сторон в направлении толщины лопатки, и линейный выступ образован на одной стороне хвостовой части лопатки, в то время как канавка, вводимая в контактное взаимодействие с линейным выступом, образованным на хвостовой части лопатки, образована на одной из двух разделенных деталей, в результате чего хвостовая часть лопатки зажимается за счет приложения усилия зажима к двум разделенным деталям с обеих сторон в направлении толщины лопатки.

Документ предшествующего уровня техники

[0005] Патентный документ 1: Опубликованная заявка на патент Японии № 2013-160101

Раскрытие изобретения

Проблемы, решаемые изобретением

[0006] Однако вышеупомянутая обычная соединительная конструкция для лопатки имеет следующую проблему. То есть, несмотря на то, что обычная соединительная конструкция для лопатки способна обеспечить высокую конструкционную прочность и при этом одновременно способствует уменьшению веса реактивного двигателя, когда направляющая лопатка, выполненная из композиционного материала, смещается под действием нагрузки вследствие маневра воздушного судна, аэродинамической силы, приложенной к поверхности лопатки, или закручивания главного вала в случае повреждения лопатки ротора, хвостовая часть лопатки вдавливается в расположенные ближе к центру лопатки, боковые края металлических разделенных деталей, между которыми зажата направляющая лопатка, то есть в наклонные части металлических разделенных деталей. В результате сжимающее напряжение концентрируется в хвостовой части лопатки, и возникает такой дефект, как отделение слоя армирующих волокон композиционного материала. Это представляет собой традиционную проблему, подлежащую решению.

[0007] Задачей настоящего изобретения, которое было сделано с сосредоточением основного внимания на вышеупомянутой традиционной проблеме, является разработка соединительной конструкции для лопатки, способной не только обеспечить высокую конструкционную прочность и одновременно способствовать уменьшению веса реактивного двигателя, но также минимизировать такой дефект, как отделение слоя армирующих волокон в концевой части лопатки, выполненной из композиционного материала, и разработка реактивного двигателя, включающего соединительную конструкцию для лопатки.

Средства решения проблем

[0008] Для решения вышеупомянутой задачи в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения разработана соединительная конструкция для лопатки, выполненной из композиционного материала из термоотверждающейся смолы или термопластичной смолы и армирующего волокна, при этом соединительная конструкция включает часть для присоединения лопатки. Часть для присоединения лопатки включает соединительный опорный элемент, расположенный в ней, при этом соединительный опорный элемент выполнен из металла и включает две разделенные детали, отделенные друг от друга, при этом две разделенные детали присоединены к концевой части лопатки с обеих сторон в направлении толщины лопатки. По меньшей мере, один линейный выступ или канавка образован (-а) на по меньшей мере любой одной из сторон разделенных деталей концевой части лопатки. Канавка или линейный выступ, введенная (-ый) в контактное взаимодействие с линейным выступом или канавкой, образованным (-ой) на концевой части лопатки, образована (образован) на по меньшей мере любой одной из двух разделенных деталей соединительного опорного элемента. Боковые края, которые расположены на обращенной к центру лопатки стороне двух разделенных деталей соединительного опорного элемента и проходят вдоль направления хорды, образованы так, что они выступают к центру лопатки, и соответствующие концевые части выступающих боковых краев скошены или скруглены. Концевая часть лопатки удерживается между двумя разделенными деталями соединительного опорного элемента под действием усилия зажима, которое приложено к двум разделенным деталям соединительного опорного элемента с обеих сторон в направлении толщины лопатки.

[0009] В данном случае соединительная конструкция для лопатки в соответствии с настоящим изобретением может быть применена для: соединительного компонента между хвостовой частью лопатки, представляющей собой направляющую лопатку, которая является неподвижной спрямляющей лопаткой реактивного двигателя, и основным корпусом двигателя и соединительного компонента между хвостовой частью лопатки, аналогичным образом представляющей собой направляющую лопатку, и основным корпусом двигателя и также может быть применена для: соединительного компонента между венцом лопатки ротора реактивного двигателя и бандажом лопаток и соединительного компонента между центральной частью (хвостовой частью) аналогичной лопатки ротора и валом. Следует отметить, что бандаж лопаток предусмотрен у венца лопатки ротора для предотвращения вибраций и улучшения аэродинамических характеристик и вращается вместе с лопаткой ротора.

[0010] В соединительной конструкции для лопатки в соответствии с настоящим изобретением число линейных выступов или канавок, образованных на концевой части лопатки, (число канавок или линейных выступов, образованных на соединительном опорном элементе) не ограничено одним (одной) независимо от того, выполнены ли линейные выступы или канавки только на одной из двух сторон концевой части лопатки или они выполнены на обеих ее сторонах. Например, два линейных выступа или две канавки могут быть выполнены на обеих из двух сторон концевой части лопатки. Альтернативно, один линейный выступ или канавка может быть выполнен (-а) на одной стороне концевой части лопатки, и два линейных выступа или две канавки могут быть выполнены на другой стороне концевой части лопатки.

[0011] Кроме того, в соединительной конструкции для лопатки в соответствии с настоящим изобретением линейные выступы или канавки, образованные на концевой части лопатки, (канавки или линейные выступы, образованные на соединительном опорном элементе) могут быть трапециевидными, полукруглыми, треугольными и прямоугольными в поперечном сечении, но не ограничены данными формами.

[0012] Кроме того, в соединительной конструкции для лопатки в соответствии с настоящим изобретением примеры термоотверждающейся смолы, используемой для образования лопатки, включают эпоксидную смолу, фенолоальдегидную смолу и полиимидную смолу, и примеры термопластичной смолы, используемой для образования лопатки аналогичным образом, включают полиэфиримид, полиэфирэфиркетон и полифениленсульфид. Кроме того, примеры армирующего волокна, используемого для образования лопатки, включают углеродное волокно, арамидное волокно и стекловолокно. Лопатка образована, например, посредством ламинирования композиционного материала из данных веществ в направлении толщины лопатки или трехмерного вплетения композиционного материала. Между тем, металл, такой как алюминиевый сплав и титановый сплав, может быть использован для образования соединительного опорного элемента.

[0013] В соединительной конструкции для лопатки в соответствии с настоящим изобретением сначала концевую часть лопатки, выполненной из композиционного материала, размещают между соответствующими противоположными стенками двух разделенных деталей соединительного опорного элемента, выполненного из металла. Кроме того, линейный выступ или канавка, образованный (-ую) на по меньшей мере любой одной стороне концевой части лопатки, вводят в контактное взаимодействие с канавкой или линейным выступом, образованной (образованным) на по меньшей мере любой одной из двух разделенных деталей соединительного опорного элемента. В этом состоянии, например, усилие зажима, обеспечиваемое посредством болтов и гаек, прикладывают к двум разделенным деталям соединительного опорного элемента с обеих сторон в направлении толщины лопатки, в результате чего концевая часть лопатки будет удерживаться между двумя разделенными деталями соединительного опорного элемента.

[0014] Соответственно, соединительная конструкция для лопатки в соответствии с настоящим изобретением способна обеспечить высокую конструкционную прочность и одновременно способствует уменьшению веса реактивного двигателя. Кроме того, поскольку прочность соединения представляет собой прочность механического соединения, управление процессом для соединительного компонента облегчается по сравнению с прочностью соединения в случае использования только адгезива.

[0015] Кроме того, поскольку концевая часть лопатки зажата между двумя разделенными деталями с обеих сторон в направлении толщины лопатки, можно избежать изгибания концевой части лопатки, например, по сравнению со случаем, в котором концевая часть лопатки опирается только на одну из разделенных деталей. В результате может поддерживаться состояние прочного соединения.

[0016] В данной ситуации боковые края, которые расположены на обращенной к центру лопатки стороне двух разделенных деталей соединительного опорного элемента и проходят вдоль направления хорды, образованы так, что они выступают к центру лопатки, и, кроме того, соответствующие концевые части выступающих боковых краев скошены или скруглены. Следовательно, даже если лопатка, выполненная из композиционного материала, будет смещена под действием нагрузки, обусловленной маневром воздушного судна, аэродинамической силой, приложенной к поверхности лопатки, или закручиванием главного вала в случае повреждения лопатки ротора, ослабляется концентрация сжимающих напряжений, когда концевая часть лопатки вдавливается в боковые края металлических разделенных деталей. Соответственно, может быть минимизирован такой дефект, как отделение слоя армирующих волокон в концевой части лопатки, выполненной из композиционного материала.

[0017] Кроме того, во время сборки концевой части лопатки и соединительного опорного элемента линейный выступ или канавка на концевой части лопатки вводится в контактное взаимодействие с канавкой или линейным выступом на соединительном опорном элементе, в результате чего два компонента устанавливаются в заданном положении друг относительно друга. Соответственно, облегчается данная операция сборки.

Преимущества изобретения

[0018] Соединительная конструкция для лопатки в соответствии с настоящим изобретением может обеспечить в высшей степени отличный эффект, заключающийся не только в получении высокой конструкционной прочности при одновременном содействии уменьшению веса реактивного двигателя, но и также в минимизации такого дефекта, как отделение слоя армирующего волокна в концевой части лопатки, выполненной из композиционного материала.

Краткое описание чертежей

[0019]

Фиг.1 представляет собой разъясняющий частичный вид в разрезе передней верхней части реактивного двигателя, для которого применяется соединительная конструкция для лопатки в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 представляет собой разъясняющий вид в разрезе части для присоединения лопатки, если смотреть с передней стороны реактивного двигателя, подробно иллюстрирующий соединительную конструкцию для лопатки по фиг.1.

Фиг.3 представляет собой разъясняющий вид сбоку части для присоединения лопатки, подробно иллюстрирующий соединительную конструкцию для лопатки по фиг.1.

Фиг.4А представляет собой разъясняющее изображение распределения напряжений в хвостовой части лопатки, когда нагрузка действует на направляющую лопатку, для которой применяется соединительная конструкция для лопатки в соответствии с данным одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4В представляет собой разъясняющее изображение распределения напряжений в хвостовой части лопатки, когда нагрузка действует на направляющую лопатку, для которой применяется обычная соединительная конструкция для лопатки.

Вариант осуществления изобретения

[0020] В дальнейшем настоящее изобретение описано со ссылкой на чертежи.

Фиг.1 - фиг.3 иллюстрируют один вариант осуществления соединительной конструкции для лопатки в соответствии с настоящим изобретением, и часть для присоединения каждой направляющей лопатки как лопатки статора, образующей реактивный двигатель, описана в качестве примера в данном варианте осуществления.

[0021] Как проиллюстрировано на фиг.1, в реактивном двигателе 1 кольцеобразный проточный канал 4 для потока внутреннего контура образован с обращенной к центру вала стороны внутреннего цилиндра 3 двигателя в основном корпусе 2 двигателя, и проточный канал 6 для потока наружного контура образован между внутренней окружной периферийной поверхностью кожуха 5 вентилятора, соответствующего наружной части основного корпуса 2 двигателя, и наружной окружной периферийной поверхностью внутреннего цилиндра 3 двигателя.

[0022] В передней части (с левой стороны фиг.1) реактивного двигателя 1 диск 7 вентилятора установлен с возможностью вращения вокруг (непроиллюстрированного) центра вала двигателя посредством подшипника 8. Диск 7 вентилятора присоединен к ротору турбины, представляющей собой (непроиллюстрированную) турбину низкого давления, расположенную в задней части (с правой стороны фиг.1) реактивного двигателя 1, с образованием одного целого с данным ротором турбины.

[0023] Кроме того, на наружной окружной периферийной поверхности диска 7 вентилятора множество лопаток 10 ротора расположены одинаковым образом в направлении вдоль окружности посредством установочных канавок 7а, и проставки 11, 11 соответственно расположены в передней части и задней части между каждой лопаткой 10 ротора и каждой установочной канавкой 7а. Кольцеобразные стопоры 12, 13, которые служат опорой для лопаток 10 ротора, соответственно установлены как одно целое в направлении вдоль окружности в передней части и задней части диска 7 вентилятора. Стопор 12 в передней части присоединен с образованием одного целого к носовому конусу 14, и стопор 13 в задней части коаксиально и с образованием одного целого присоединен к ротору 16 компрессора 15 низкого давления, который расположен рядом за диском 7 вентилятора по ходу потока.

Следует отметить, что бандажи лопаток, предназначенные для предотвращения вибрации и улучшения аэродинамических характеристик, соответственно присоединены между венцами множества лопаток 10 ротора, и бандажи лопаток не проиллюстрированы на фиг.1.

[0024] То есть, когда реактивный двигатель 1 приводится в действие, множество лопаток 10 ротора вращаются вместе с диском 7 вентилятора, в результате чего воздух может быть введен в проточный канал 4 для потока внутреннего контура и проточный канал 6 для потока наружного контура.

[0025] Реактивный двигатель 1 включает множество направляющих лопаток 20 (лопаток статора) в проточном канале 6 для потока наружного контура. Множество направляющих лопаток 20 расположены одинаковым образом вокруг внутреннего цилиндра 3 двигателя и регулируют завихряющийся поток воздуха, проходящий в проточном канале 6 для потока наружного контура. Композиционный материал из: термоотверждающейся смолы (такой как эпоксидная смола, фенолоальдегидная смола и полиимидная смола) или термопластичной смолы (такой как полиэфиримид, полиэфирэфиркетон и полифениленсульфид) и армирующего волокна (такого как углеродное волокно, арамидное волокно и стекловолокно) используется в качестве материала, образующего каждую направляющую лопатку 20. Направляющая лопатка 20 образована, например, посредством ламинирования образующего материала в направлении толщины лопатки или трехмерного вплетения образующего материала.

[0026] Хвостовая часть 21 лопатки (концевая часть лопатки) на обращенной к центру вала стороне каждой направляющей лопатки 20 присоединена к крепежному фланцу 31f корпуса 31 вентилятора, расположенному на внутреннем цилиндре 3 двигателя, и венцевая часть 22 лопатки (концевая часть лопатки) на той стороне направляющей лопатки 20, которая расположена дальше от центра вала, присоединена к крепежному фланцу 5f, расположенному на кожухе 5 вентилятора.

[0027] В этом случае, как проиллюстрировано на фиг.2 и фиг.3, соединительный опорный элемент 33, включающий две разделенные детали 34, 34, отделенные друг от друга, расположен в соединительном компоненте между хвостовой частью 21 лопатки, представляющей собой направляющую лопатку 20, и крепежным фланцем 31f, а именно, частью для присоединения лопатки, и две разделенные детали 34, 34 присоединены к хвостовой части 21 лопатки, представляющей собой направляющую лопатку 20, с обеих сторон в направлении толщины лопатки (направлении слева направо на фиг.2). Каждая из разделенных деталей 34, 34 соединительного опорного элемента 33 выполнена из металла, такого как алюминиевый сплав и титановый сплав, и прикреплена к крепежному фланцу 31f посредством использования болта 38 и гайки 39.

[0028] Противоположные стенки 35, обращенные друг к другу, соответственно образованы на двух разделенных деталях 34, 34 соединительного опорного элемента 33, и противоположные стенки 35, 35 присоединены к хвостовой части 21 лопатки, представляющей собой направляющую лопатку 20, с обеих сторон в направлении толщины лопатки.

[0029] В данном варианте осуществления линейные выступы 21а, 21а соответственно образованы на обеих сторонах хвостовой части 21 лопатки, представляющей собой направляющую лопатку 20, в то время как канавки 35а, введенные в контактное взаимодействие с линейными выступами 21а, образованными на хвостовой части 21 лопатки, представляющей собой направляющую лопатку 20, соответственно образованы на противоположных стенках 35, 35 двух разделенных деталей 34, 34 соединительного опорного элемента 33.

[0030] В этой ситуации боковые края 35b, 35b, которые расположены на обращенной к центру лопатки стороне (верхней стороне на фиг.2) противоположных стенок 35, 35 и проходят вдоль направления хорды, образованы так, что они выступают к центру лопатки, и соответствующие концевые части выступающих боковых краев 35b, 35b скошены. Следует отметить, что соответствующие концевые части боковых краев 35b, 35b могут быть скруглены.

[0031] В таком случае в данном варианте осуществления хвостовая часть 21 лопатки, представляющей собой направляющую лопатку 20, удерживается между соответствующими противоположными стенками 35, 35 двух разделенных деталей 34, 34 под действием усилия зажима, которое приложено посредством болтов 36 и гаек 37 к двум разделенным деталям 34, 34 соединительного опорного элемента 33 с обеих сторон в направлении толщины лопатки.

[0032] Кроме того, в данном варианте осуществления адгезив расположен между соответствующими противоположными стенками 35, 35 двух разделенных деталей 34, 34 соединительного опорного элемента 33 и той хвостовой частью 21 лопатки, представляющей собой направляющую лопатку 20, которая удерживается между противоположными стенками 35, 35.

[0033] Между тем, соединительный опорный элемент 53, включающий две разделенные детали 54, 54, отделенные друг от друга, расположен также в соединительном компоненте между хвостовой частью 22 лопатки, представляющей собой направляющую лопатку 20, и крепежным фланцем 5f, а именно частью для присоединения лопатки, и две разделенные детали 54, 54 присоединены к хвостовой части 22 лопатки, представляющей собой направляющую лопатку 20, с обеих сторон в направлении толщины лопатки (в направлении слева направо на фиг.2). Каждая из разделенных деталей 54, 54 соединительного опорного элемента 53 также выполнена из металла, такого как алюминиевый сплав и титановый сплав, и прикреплена к крепежному фланцу 5f посредством использования болта 38 и гайки 39.

[0034] Противоположные стенки 55, обращенные друг к другу, соответственно образованы также на двух разделенных деталях 54, 54 соединительного опорного элемента 53, и противоположные стенки 55, 55 присоединены к хвостовой части 22 лопатки, представляющей собой направляющую лопатку 20, с обеих сторон в направлении толщины лопатки.

[0035] В данной части для присоединения лопатки линейные выступы 22а, 22а также соответственно образованы на обеих сторонах хвостовой части 22 лопатки, представляющей собой направляющую лопатку 20, в то время как канавки 55а, введенные в контактное взаимодействие с линейными выступами 22а, образованными на хвостовой части 22 лопатки, представляющей собой направляющую лопатку 20, соответственно образованы на противоположных стенках 55, 55 двух разделенных деталей 54, 54 соединительного опорного элемента 53.

[0036] Также и в данном случае боковые края 55b, 55b, которые расположены на обращенной к центру лопатки стороне (нижней стороне на фиг.2) противоположных стенок 55, 55 и проходят вдоль направления хорды, образованы так, что они выступают к центру лопатки, и соответствующие концевые части выступающих боковых краев 55b, 55b скошены. Следует отметить, что соответствующие концевые части боковых краев 55b, 55b могут быть скруглены.

[0037] В таком случае венцевая часть 22 лопатки, представляющей собой направляющую лопатку 20, удерживается между соответствующими противоположными стенками 55, 55 двух разделенных деталей 54, 54 под действием усилия зажима, которое приложено посредством болтов 56 и гаек 57 к двум разделенным деталям 54, 54 соединительного опорного элемента 53 с обеих сторон в направлении толщины лопатки.

[0038] Кроме того, также и в данной части для присоединения лопатки адгезив расположен между соответствующими противоположными стенками 55, 55 двух разделенных деталей 54, 54 соединительного опорного элемента 53 и той хвостовой частью 22 лопатки, представляющей собой направляющую лопатку 20, которая удерживается между противоположными стенками 55, 55.

[0039] Как описано выше, в соединительной конструкции для лопатки в соответствии с данным вариантом осуществления, во-первых, хвостовая часть 21 лопатки (венцевая часть 22 лопатки) для каждой направляющей лопатки 20, выполненной из композиционного материала, расположена между противоположными стенками 35, 35 (55, 55) двух разделенных деталей 34, 34 (54, 54) соединительного опорного элемента 33 (53), выполненного из металла. Кроме того, линейные выступы 21а, 21а (22а, 22а), образованные на обеих сторонах хвостовой части 21 лопатки (хвостовой части 22 лопатки), соответственно введены в контактное взаимодействие с канавками 35а, 35а (55а, 55а), образованными на противоположных стенках 35, 35 (55, 55) двух разделенных деталей 34, 34 (54, 54) соединительного опорного элемента 33 (53). В этом состоянии усилие зажима, обеспечиваемое посредством болтов 36 (56) и гаек 37 (57), приложено к двум разделенным деталям 34, 34 (54, 54) соединительного опорного элемента 33 (53) с обеих сторон в направлении толщины лопатки, в результате чего хвостовая часть 21 лопатки (венцевая часть 22 лопатки) удерживается между противоположными стенками 35, 35 (55, 55) двух разделенных деталей 34, 34 (54, 54).

[0040] Соответственно, соединительная конструкция для лопатки в соответствии с настоящим изобретением способна обеспечить высокую конструкционную прочность и одновременно способствует уменьшению веса реактивного двигателя 1. Кроме того, поскольку прочность соединения представляет собой прочность механического соединения, управление процессом для соединительного компонента облегчается по сравнению с прочностью соединения в случае использования только адгезива.

[0041] Кроме того, поскольку хвостовая часть 21 лопатки (венцевая часть 22 лопатки) зажата между соответствующими противоположными стенками 35, 35 (55, 55) двух разделенных деталей 34, 34 (54, 54) с обеих сторон в направлении толщины лопатки, можно избежать изгибания хвостовой части 21 лопатки (хвостовой части 22 лопатки) по сравнению, например, со случаем, в котором хвостовая часть 21 лопатки (венцевая часть 22 лопатки) опирается на стенку с одной стороны. В результате может поддерживаться состояние прочного соединения.

[0042] В такой ситуации боковые края 35b, 35b (55b, 55b), которые расположены на обращенной к центру лопатки стороне противоположных стенок 35, 35 (55, 55) двух разделенных деталей 34, 34 (54, 54) соединительного опорного элемента 33 (53) и проходят вдоль направления хорды, образованы так, что они выступают к центру лопатки, и, кроме того, соответствующие концевые части выступающих боковых краев 35b, 35b (55b, 55b) скошены. Следовательно, даже если направляющая лопатка 20, выполненная из композиционного материала, смещается под действием нагрузки вследствие маневра воздушного судна, аэродинамической силы, приложенной к поверхности лопатки, или закручивания главного вала в случае повреждения лопатки 10 ротора, уменьшается концентрация сжимающих напряжений, когда хвостовая часть 21 лопатки (венцевая часть 22 лопатки) вдавливается в боковые края 35b, 35b (55b, 55b) противоположных стенок 35, 35 (55, 55) металлических разделенных деталей 34, 34 (54, 54). Соответственно, может быть минимизирован такой дефект, как отделение слоя армирующих волокон в хвостовой части 21 лопатки (хвостовой части 22 лопатки), представляющей собой направляющую лопатку 20.

[0043] Кроме того во время сборки хвостовой части 21 лопатки (хвостовой части 22 лопатки) и соединительного опорного элемента 33 (53) линейный выступ 21b (22b) хвостовой части 21 лопатки (хвостовой части 22 лопатки) вводится в контактное взаимодействие с канавкой 35b (55b) соединительного опорного элемента 33 (53), в результате чего два компонента размещаются в заданном положении друг относительно друга. Соответственно, облегчается данная операция сборки.

[0044] Кроме того, в соединительной конструкции для лопатки в соответствии с данным вариантом осуществления адгезив расположен между соответствующими противоположными стенками 35, 35 (55, 55) двух разделенных деталей 34, 34 (54, 54) соединительного опорного элемента 33 (53) и той хвостовой частью 21 лопатки (хвостовой частью 22 лопатки), представляющей собой направляющую лопатку 20, которая удерживается между противоположными стенками 35, 35 (55, 55), и, следовательно, может быть обеспечена более высокая конструкционная прочность.

[0045] Кроме того, в реактивном двигателе в соответствии с данным вариантом осуществления применяется вышеупомянутая соединительная конструкция для лопатки, и, таким образом, обеспечивается как уменьшение веса, так и повышение прочности.

[0046] Далее, результаты, проиллюстрированные на фиг.4А, получены посредством исследования распределения напряжений в хвостовой части 21 лопатки, когда нагрузка воздействует на направляющую лопатку 20, для которой применяется соединительная конструкция для лопатки в соответствии с данным вариантом осуществления. Для сравнения результаты, проиллюстрированные на фиг.4В, получены посредством исследования распределения напряжений в хвостовой части 21 лопатки, когда нагрузка воздействует на направляющую лопатку 20, зажатую между противоположными стенками 35А, 35А, каждая из которых имеет наклонный боковой край в обычном соединительном опорном элементе. Следует отметить, что как фиг.4А, так и фиг.4В иллюстрируют случай, в котором нагрузка действует в направлении слева направо на каждом чертеже.

[0047] Как проиллюстрировано на фиг.4А, сжимающее напряжение среднего уровня возникает как максимальное в направляющей лопатке 20, для которой применяется соединительная конструкция для лопатки в соответствии с данным вариантом осуществления. Напротив, как проиллюстрировано на фиг.4В, высокое сжимающее напряжение возникает в направляющей лопатке 20, зажатой между противоположными стенками 35А, 35А, каждая из которых имеет наклонный боковой край.

[0048] Соответственно, понятно, что соединительная конструкция для лопатки в соответствии с данным вариантом осуществления, в которой: боковые края 35b, 35b противоположных стенок 35, 35 соединительного опорного элемента 33 образованы так, что они выступают к центру лопатки, и соответствующие концевые части выступающих боковых краев 35b, 35b скошены, может обеспечить уменьшение концентрации сжимающих напряжений, когда хвостовая часть 21 лопатки вдавливается в боковые края 35b, 35b металлических противоположных стенок 35, 35.

[0049] Следует отметить, что несмотря на то, что растягивающее напряжение возникает на стороне, противоположной по отношению к стороне, на которой возникает сжимающее напряжение в хвостовой части 21 лопатки, как проиллюстрировано на фиг.4А и фиг.4В, растягивающее напряжение представляет собой растягивающее напряжение в направлении ламинирования армирующих волокон (направлении из плоскости), и можно ожидать уменьшения растягивающего напряжения за счет опирания части, в которой возникает растягивающее напряжение, на выступающие боковые края 35b.

[0050] В каждом из вышеупомянутых вариантов осуществления линейные выступы 21а (22а) образованы на хвостовой части 21 лопатки (хвостовой части 22 лопатки) для каждой направляющей лопатки 20, и канавки 35а (55а) образованы в соединительном опорном элементе 33 (53), но настоящее изобретение не ограничено данной конфигурацией. Канавки могут быть образованы в хвостовой части 21 лопатки (хвостовой части 22 лопатки), представляющей собой направляющую лопатку 20, и линейные выступы могут быть образованы на соединительном опорном элементе 33.

[0051] Кроме того, число линейных выступов 21а или канавок в хвостовой части 21 лопатки (хвостовой части 22 лопатки), представляющей собой направляющую лопатку 20, (число канавок 35а (55а) или линейных выступов в соединительном опорном элементе 33 (53)) не ограничено одним (-ой) независимо от того, выполнены ли линейные выступы или канавки только на данной одной стороне или на как на данной одной стороне, так и на другой стороне.

[0052] Кроме того, линейные выступы 21а, 22а или канавка 35а, 55а могут быть трапециевидными, полукруглыми, треугольными и прямоугольными в поперечном сечении, но не ограничены данными формами.

[0053] В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения разработана соединительная конструкция для лопатки, выполненной из композиционного материала из термоотверждающейся смолы или термопластичной смолы и армирующего волокна, при этом соединительная конструкция включает часть для присоединения лопатки. Часть для присоединения лопатки включает соединительный опорный элемент, расположенный в ней, при этом соединительный опорный элемент выполнен из металла и включает две разделенные детали, отделенные друг от друга, при этом две разделенные детали присоединены к концевой части лопатки с обеих сторон в направлении толщины лопатки. По меньшей мере, один линейный выступ или канавка образован (-а) на по меньшей мере любой одной из сторон разделенных деталей концевой части лопатки. Канавка или линейный выступ, введенная (-ый) в контактное взаимодействие с линейным выступом или канавкой, образованным (образованной) на концевой части лопатки, образована (образован) на по меньшей мере любой одной из двух разделенных деталей соединительного опорного элемента. Боковые края, которые расположены на обращенной к центру лопатки стороне двух разделенных деталей соединительного опорного элемента и проходят вдоль направления хорды, образованы так, что они выступают к центру лопатки, и соответствующие концевые части выступающих боковых краев скошены или скруглены. Концевая часть лопатки удерживается между двумя разделенными деталями соединительного опорного элемента под действием усилия зажима, которое приложено к двум разделенным деталям соединительного опорного элемента с обеих сторон в направлении толщины лопатки.

[0054] Соединительная конструкция для лопатки в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения способна обеспечить высокую конструкционную прочность и одновременно способствует уменьшению веса реактивного двигателя. Кроме того, поскольку прочность соединения представляет собой прочность механического соединения, управление процессом для соединительного компонента облегчается по сравнению с прочностью соединения в случае использования только адгезива.

[0055] Кроме того, поскольку концевая часть лопатки зажата между двумя разделенными деталями с обеих сторон в направлении толщины лопатки, может поддерживаться состояние прочного соединения. В данной ситуации боковые края, которые расположены на обращенной к центру лопатки стороне двух разделенных деталей соединительного опорного элемента и проходят вдоль направления хорды, образованы так, что они выступают к центру лопатки, и, кроме того, соответствующие концевые части выступающих боковых краев скошены или скруглены. Следовательно, даже если лопатка, выполненная из композиционного материала, будет смещена, ослабляется концентрация сжимающих напряжений, когда концевая часть лопатки вдавливается в боковые края металлических разделенных деталей. Соответственно, может быть минимизирован такой дефект, как отделение слоя армирующих волокон в концевой части лопатки, выполненной из композиционного материала.

[0056] Кроме того, во время сборки концевой части лопатки и соединительного опорного элемента линейный выступ или канавку на концевой части лопатки вводят в контактное взаимодействие с канавкой или линейным выступом на соединительном опорном элементе, в результате чего два компонента устанавливаются в заданном положение друг относительно друга. Соответственно, облегчается данная операция сборки.

[0057] В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения адгезив расположен между двумя разделенными деталями соединительного опорного элемента и концевой частью лопатки, удерживаемой между двумя разделенными деталями.

При данной конфигурации может быть обеспечена более высокая конструкционная прочность.

[0058] Между тем, реактивный двигатель в соответствии с настоящим изобретением включает вышеупомянутую соединительную конструкцию для лопатки в качестве соединительной конструкции для лопатки, образующей реактивный двигатель.

При данной конфигурации могут быть достигнуты как уменьшение веса, так и повышение прочности.

[0059] Конфигурации соединительной конструкции для лопатки и реактивного двигателя в соответствии с настоящим изобретением не ограничены вышеупомянутыми вариантами осуществления.

Перечень ссылочных позиций

[0060]

1 реактивный двигатель

20 направляющая лопатка (лопатка статора)

21 хвостовая часть лопатки (концевая часть лопатки)

21а, 22а линейный выступ

22 венцевая часть лопатки (концевая часть лопатки)

33 соединительный опорный элемент

34, 54 две разделенные детали

35а, 55а канавка

35b, 55b боковой край

Соединительный опорный элемент 33, включающий две разделенные детали 34, 34, отделенные друг от друга, расположен в соединительном компоненте между хвостовой частью 21 лопатки, представляющей собой направляющую лопатку 20, и крепежным фланцем 31f, и две разделенные детали 34, 34 присоединены к хвостовой части 21 лопатки с обеих сторон в направлении толщины лопатки. Линейные выступы 21а соответственно образованы на обеих сторонах хвостовой части 21 лопатки. Канавки 35а, введенные в контактное взаимодействие с линейными выступами 21а, образованными на хвостовой части 21 лопатки, соответственно образованы на двух разделенных деталях 34, 34 соединительного опорного элемента 33. Боковые края 35b, 35b, которые расположены на обращенной к центру лопатки стороне двух разделенных деталей 34, 34 и проходят вдоль направления хорды, образованы так, что они выступают к центру лопатки, и соответствующие концевые части выступающих боковых краев 35b скошены. Хвостовая часть 21 лопатки удерживается между двумя разделенными деталями 34, 34 соединительного опорного элемента 33 под действием усилия зажима, которое приложено к двум разделенным деталям 34, 34 соединительного опорного элемента 33 с обеих сторон в направлении толщины лопатки. Может быть минимизирован такой дефект, как отделение слоя армирующих волокон в концевой части лопатки, выполненной из композиционного материала. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Соединительная конструкция для лопатки, выполненной из композиционного материала из термоотверждающейся смолы или термопластичной смолы и армирующего волокна, содержащая соединительный опорный элемент, при этом

соединительный опорный элемент выполнен из металла и включает две разделенные детали, отделенные друг от друга, причем две разделенные детали присоединены к концевой части лопатки с обеих сторон в направлении толщины лопатки;

по меньшей мере один линейный выступ или канавка образован(-а) на по меньшей мере одной стороне концевой части лопатки;

канавка или линейный выступ, введенная(-ый) в контактное взаимодействие с линейным выступом или канавкой, образованным (образованной) на концевой части лопатки, образована (образован) на по меньшей мере любой одной из двух разделенных деталей соединительного опорного элемента;

боковые края, которые расположены на обращенной к центру лопатки стороне двух разделенных деталей соединительного опорного элемента и проходят вдоль направления хорды, образованы так, что они выступают к центру лопатки,

соответствующие концевые части выступающих боковых краев скошены или скруглены; и

концевая часть лопатки удерживается между двумя разделенными деталями соединительного опорного элемента под действием усилия зажима, которое приложено к двум разделенным деталям соединительного опорного элемента с обеих сторон в направлении толщины лопатки.

2. Соединительная конструкция для лопатки по п.1, в которой адгезив расположен между двумя разделенными деталями соединительного опорного элемента и концевой частью лопатки, удерживаемой между двумя разделенными деталями.

3. Реактивный двигатель, содержащий соединительную конструкцию для лопатки по п.1 или 2.