用于喷气式发动机的导电构造

摘要

本发明提供用于绕过出口导向叶轮的叶片(11)主体而向外部的支撑构造进行导电的导电构造。该导电构造具备：覆盖上述叶片主体的前缘的由金属而成的护套(31)；以及由上述金属而成导电垫片(33)，其具备接点部和垫圈部，上述接点部具有能够与上述护套的一端重叠的尺寸，上述垫圈部能够供紧固于上述支撑构造的螺栓(41)插入，上述护套的上述一端与上述接点部通过选自由焊接、点焊、钎焊、利用导电贴的粘接、压接组成的组中的一种以上的结合而连接。

权利要求

1.一种导电构造，用于绕过出口导向叶轮的叶片主体而向外部的支撑构造进行导电，其特征在于，具备：覆盖上述叶片主体的前缘的由金属而成的护套；以及由上述金属而成的导电垫片，其具备接点部和垫圈部，上述接点部具有能够与上述护套的一端重叠的尺寸，上述垫圈部能够供紧固于上述支撑构造的螺栓插入，上述护套的上述一端与上述接点部通过选自由焊接、利用导电贴的粘接、压接组成的组中的一种以上的结合而连接。

2.根据权利要求1所述的导电构造，其特征在于，上述焊接包括点焊、钎焊。

3.根据权利要求1所述的导电构造，其特征在于，上述金属是从由钛、钛合金、镍、镍合金以及不锈钢组成的组中选择的任一种金属。

4.根据权利要求2所述的导电构造，其特征在于，上述金属是从由钛、钛合金、镍、镍合金以及不锈钢组成的组中选择的任一种金属。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的导电构造，其特征在于，上述重叠具有1mm以上的宽度、10mm以上的长度。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的导电构造，其特征在于，还具备介于上述护套与上述叶片主体之间并与上述导电垫片电连接的导电线。

说明书

用于喷气式发动机的导电构造

技术领域

[0001] 本发明涉及在航空器受到雷击时用于将该电流安全地释放的导电构造，尤其涉及涡轮风扇发动机的用于通过出口导向叶轮并以低电阻进行导电的构造。

背景技术

[0002] 当航空器受到雷击时，该电流通过机体进行流动，通过放电刷或其它的机构向空气中放电，由此从机体除去电荷。若存在局部电阻较大的部位，则通过机体的电流绕行此处而产生火花。存在该火花在机体的各处造成损伤或者使可燃物着火的隐患。因此，在因雷击而产生的电流能够流经的各通道中，需要使电阻充分降低的设计。相关技术在专利文献1中公开。

[0003] 涡轮风扇发动机是在成为核心的发动机周围具有旁通管道的形式的喷气式发动机。利用发动机产生的能量的一部分来驱动风扇，风扇产生的空气流的一部分经过旁通管道直接向后方喷出，将其用作推力。在旁通管道中设置有具备用于对空气流进行整流的多个叶片的出口导向叶轮，有时出口导向叶轮也起到将包围旁通管道的风扇壳与核心部连结并支撑的功能。

[0004] 现有技术文献

[0005] 专利文献

[0006] 专利文献1：国际专利申请WO2010/135318号公报

发明内容

[0007] 发明所要解决的课题

[0008] 在完全由出口导向叶轮连结风扇壳与核心部的情况下，出口导向叶轮是风扇壳与核心部之间的主要的导电通道。以往，出口导向叶轮由像铝合金那样的良导体构成，因此并不需要注意雷击对策。近年，正在研究导电性方面比这差的碳纤维强化塑料(CFRP)的应用，但各叶片因具有充分的截面积而电阻比较低，另外多个叶片起到导电通道的作用，所以认为其电阻不会成为问题。可是根据本发明的发明人员的研究发现，在经过由CFRP构成的出口导向叶轮时，风扇壳与核心部之间的电阻达到数欧姆的程度。这是应被怀疑可能产生火花的电阻值。另外，雷击时在风扇壳与核心部之间瞬间流过100kA以上的电流。在数欧姆的程度的电阻的情况下，无法无视产生的焦耳热，该焦耳热有可能使CFRP的基体树脂劣化。

[0009] 用于解决课题的方法

[0010] 本发明鉴于上述的问题而完成，根据其一方案，提供用于绕过出口导向叶轮的叶片主体而向外部的支撑构造进行导电的导电构造。该导电构造具备：覆盖上述叶片主体的前缘的由金属而成的护套；以及由上述金属而成导电垫片，其具备接点部和垫圈部，上述接点部具有能够与上述护套的一端重叠的尺寸，上述垫圈部能够供紧固于上述支撑构造的螺栓插入，上述护套的上述一端与上述接点部通过选自由焊接、利用导电贴的粘接、压接组成的组中的一种以上的结合而连接，其中上述焊接包括点焊、钎焊。

[0011] 发明的效果

[0012] 在风扇壳与核心部之间可以确保能够使电流绕过叶片主体而流通的低电阻的导电通道。

附图说明

[0013] 图1是涡轮风扇发动机的示意竖剖视图。

[0014] 图2是一实施方式的出口导向叶轮的立体图。

[0015] 图3是特别表示叶片和支撑叶片的构造的关系的出口导向叶轮的部分剖视图。

[0016] 图4是特别详细地表示导电垫片的叶片以及支撑叶片的构造的立体图。

[0017] 图5A是导电垫片的立体图。

[0018] 图5B是导电垫片以及护套的一部分的侧视图。

[0019] 图6A是特别表示叶片主体与护套的关系的俯视剖视图。

[0020] 图6B是特别表示变形例的叶片主体与护套的关系的俯视剖视图。

具体实施方式

[0021] 以下参照附图对本发明的几个例示的实施方式进行说明。附图不一定以正确的比例尺进行表示，因此需要注意的是，相互的尺寸关系并不限定于图示的内容。

[0022] 参照图1，就涡轮风扇发动机1而言，作为一个例子，在其中心具备风扇3，并且在包围其周围的发动机舱5的内壁与核心部7之间确保有旁通管道。风扇3产生的空气流的一部分a流入低压压缩机9内并被用于发动机的燃烧，另一部分b流入旁通管道。通过旁通管道的空气流的一部分b被由多个叶片11构成的出口导向叶轮整流，向后方喷出。

[0023] 参照图2，各叶片11是具有用于整流的翼面形状的在径向上延伸的板状构造体。各叶片11的主体例如由碳纤维强化塑料(CFRP)构成。其外端被支撑构造13支撑，另外内端也被类似的支撑构造15支撑，从而相对于发动机舱5以及核心部7被固定。

[0024] 以与支撑构造13相邻且其缘部与叶片11的面相接的方式，配置有外衬板17。同样地，以与支撑构造15相邻且其缘部与叶片11的面相接的方式，配置有内衬板19。另外，在叶片11与衬板17、19之间，分别介入有用于封闭间隙的密封件21。衬板17、19分别由CFRP构成，但也可以由铝合金等其它的原材料构成。

[0025] 由叶片11与衬板17、19构成的组合相互地相接并在周向上排列，从而构成环状的构造。排列为圆筒的多个外衬板17形成发动机舱5的内壁的一部分，同样地排列为圆筒的多个内衬板19成为核心部的外壁的一部分，由外衬板17和内衬板19来包围旁通管道。

[0026] 或者能够代替衬板，采用由铝合金等构成的平板。通常，平板直接与叶片11紧贴，其凸缘部分包围旁通管道。

[0027] 主要参照图3，叶片11的内端11e为了使支撑可靠而向外方鼓出，该内端11e被支撑构造15夹住。参照图4，以贯通支撑构造15以及内端11e的方式设置有螺栓孔，在其中插入螺栓41来紧固，从而将内端11e与支撑构造15相互固定。支撑构造15还具有其它多个螺栓孔23，由此相对于核心部7而被固定。对于外端而言也存在同样的构造，从而相对于发动机舱5而被固定。

[0028] 叶片11的主体的前缘被由适当的金属构成的护套31覆盖。该护套31防止因包含粉尘、灰尘的空气流摩擦而产生的对叶片11的侵蚀。护套31的原材料从耐侵蚀性以及加工性的角度出发进行适当地选择，例如能够以钛、钛合金、镍、镍合金以及不锈钢为原材料进行例示。优选使护套31如图6A所示地无间隙地紧贴于叶片11的主体的前缘。无间隙地紧贴的形状能够通过通常的塑性加工而实现，或者也可以利用超塑性加工。某些钛合金适合利用超塑性加工。另外可能的话，也可以利用铸造、机械加工等其它的加工方法。

[0029] 返回图4，以连接护套31与螺栓41之间的方式，设置有导电垫片33。导电垫片33由适当的金属构成，优选应用与护套31相同的原材料。风扇3吸引的空气包含相当程度的水蒸气，所以该部位处于足够引起腐蚀的湿润环境。若护套31与导电垫片33应用相同的原材料，则能够防止异种金属接触腐蚀。

[0030] 如图5A所示，导电垫片33具备引导部35、在其一端向上方延伸的接点部37、在另一端向下方延伸的垫圈部39。接点部37用于与护套31的连接，垫圈部39用于与螺栓41的连接。

[0031] 接点部37具有能够与护套31的一端适当地重叠的尺寸。参照图5B，为了确保足够的接触面积，例如重叠的宽度L1在1mm以上，长度L2在10mm以上。从减小电阻的观点来看，宽度L1、长度L2越大越好，但同时因为构造上的原因而上限受制约。例如，若接点部37的上端向旁通管道内突出则可能成为扰乱空气流的原因，所以宽度L1被制约为上端不会到达内衬板19的程度。另外重叠不会超出护套31的宽度，所以长度L2也被护套31的宽度制约。

[0032] 护套31的一端与接点部37也可以通过利用点通电而进行的点焊来进行结合。或者也可以代替点焊又或者在其基础上，实施焊接、钎焊、利用导电贴进行的粘接、压接。这有利于降低护套31与接点部37之间的接触电阻，另外有利于使结合可靠。

[0033] 垫圈部39具备能够供螺栓插入的孔，在其中插入螺栓41。螺栓41贯通垫圈部39并紧固于支撑构造15，由此建立导电垫片33与支撑构造15的电连接。或者，也可以代替螺栓41，而是与其他的螺栓例如紧固于螺栓孔23的螺栓连接。或者，也可以代替利用螺栓进行的紧固，又或者在其基础上，采用像钎焊、焊接那样的连接。可是，若考虑之后为了检查、维护、修补而进行分解，则利用紧固进行连接更合理。

[0034] 通过以上说明的构造，经由导电垫片33和支撑构造15，护套31与核心部电连接。在各接点能够期待足够低的接触电阻，所以也能够期待该导电通道的电阻充分地低。

[0035] 在叶片11的外端也存在同样的导电构造，将护套31与风扇壳电连接。从而风扇壳与核心部之间，经过护套31与导电垫片33，通过绕过由CFRP构成的叶片主体的通道，而以低电阻进行电连接。另外该导电构造能够应用于全部的多个叶片11。

[0036] 根据上述的实施方式，风扇壳与核心部之间的电阻降低至数十～数百毫欧的程度。这是充分降低产生火花的隐患的低电阻。另外与电流经由叶片11的情况相比，电阻在十分之一以下，所以也可以认为电流完全绕过叶片主体而流动。这有利于防止CFRP的基体树脂的劣化。

[0037] 另外根据上述的实施方式，防止电流在内衬板、外衬板中流动。在它们由CFRP构成的情况下，也能够防止其劣化。另外不需要将内衬板、外衬板用作导电通道，所以能够使它们与叶片绝缘。例如在它们由铝合金等构成的情况下，能够实施阳极化等绝缘处理。即使其他的部件应用钛等异种金属，也不会产生异种金属接触腐蚀。这在代替衬板而采用平板构造的情况下也一样。

[0038] 上述的实施方式能够进行多种变形。例如如图6B所示，能够利用辅助的导电线37’。导电线37’例如在叶片主体与护套31之间的间隙11a通过，利用焊接等而与接点部37连接。或者也可以直接连接于螺栓41、其它的螺栓。再或者，导电线37’也可以埋入叶片主体的内部。该导电线37’代替护套31或者在其基础上，起到低电阻的导电通道的作用。

[0039] 虽然利用优选的实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。基于上述公开内容，具有本技术领域通常的技术的人能够通过实施方式的修正乃至变形来实施本发明。

[0040] 工业上的可利用性

[0041] 能够提供在风扇壳与核心部之间可以确保能够使电流绕过叶片主体而流通的低电阻的导电通道的导电构造。