摘要:過去幾十年來,航空發(fā)動機的發(fā)展聚焦于高涵道比和輕量化結(jié)構(gòu)。使用更輕、更大的風(fēng)扇葉片可滿足發(fā)動機減重和高涵道比的技術(shù)要求,提升發(fā)動機運行效率和性能?,F(xiàn)有文獻表明,樹脂基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片(RMCFBs)作為傳統(tǒng)輕質(zhì)金屬風(fēng)扇葉片的替代品,具有高能量吸收效率和穩(wěn)定的響應(yīng)曲線。本綜述評估了RMCFBs在航空發(fā)動機中的最新研究進展與應(yīng)用。首先,確立了不同制造工藝的特點并對RMCFBs進行分類。討論了RMCFBs的當(dāng)前應(yīng)用狀況,評估了在特定系統(tǒng)中的進展。詳細回顧了應(yīng)用于RMCFBs機械性能的實驗測試和數(shù)值模擬,考慮了RMCFBs中的缺陷以及
采用的非破壞性測試和在線監(jiān)測技術(shù)。最后,識別了當(dāng)前的關(guān)鍵研究問題,并提出了未來發(fā)展方向。本綜述可作為設(shè)計和開發(fā)航空發(fā)動機RMCFBs的最新技術(shù)參考。
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結(jié)論:樹脂基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片(RMCFBs)的制造主要涉及五個方面,且這五個方面都有進一步發(fā)展的空間。在材料選擇方面,需要一種高效且成本較低的成型工藝。此外,應(yīng)研發(fā)經(jīng)微納米材料改性的高性能復(fù)合材料或增材制造復(fù)合材料,以優(yōu)化復(fù)合材料性能并提高葉片韌性。在預(yù)制體成型方面,需調(diào)整精確分區(qū)差異層合板和混雜纖維層合板設(shè)計、自動化鋪放高效路徑規(guī)劃以及3D編織均勻變厚度技術(shù),從而改善具有復(fù)雜雙曲面、變厚度和大曲率特征的風(fēng)扇葉片預(yù)制體的成型效果。這些發(fā)展可減少因人為操作導(dǎo)致的偏差,顯著提高生產(chǎn)效率并降低制造成本。在固化成型方面,應(yīng)開展工藝模擬等數(shù)值分析研究,融入復(fù)合材料樹脂流動與浸漬、孔隙抑制及熱傳遞的固化動力學(xué)模型,這將有助于降低成本、縮短開發(fā)周期并最小化風(fēng)險。在機械加工方面,需要研究以確定復(fù)合材料中纖維和界面損傷的機制,重新審視支撐旨在實現(xiàn)精確、高效和高質(zhì)量材料加工的新方法及應(yīng)用的理論考量。在包覆粘結(jié)方面,需進一步研究粘結(jié)界面的載荷傳遞和失效問題,建立能夠定義不同應(yīng)力下粘結(jié)界面力學(xué)行為的有限元數(shù)值模型。這將能準(zhǔn)確分析混合模式下的粘結(jié)變形以及損傷的萌生與擴展。