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標題: 風扇葉片——大葉片有大作用 [打印本頁]
作者: twq19810302    時間: 2023-6-2 13:19
標題: 風扇葉片——大葉片有大作用
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隨著飛機推力需求的不斷提高，航空發動機的風扇直徑越來越大，大厚度梯度、大扭轉風扇葉片的設計及制造技術讓大飛機飛得更遠、載得更多。+ Q& m" H! ?  o
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在各類航展上備受矚目的風扇大葉片，究竟難在哪呢？
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5 M6 z% J& f( {2 b) N+ W首先要先從它極高的使用性能要求說起。當航空發動機啟動后，風扇葉片快速轉動，每分鐘可達三四千轉，每秒鐘吸入的空氣量超過400kg，單片葉片承受近40噸離心負荷，相當于掛著兩輛大卡車在轉動。) O$ J# M+ F+ `; E, q/ g1 z
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同時，風扇葉片位于發動機的最前端，要面臨鳥撞、冰撞、雹撞、砂石沖擊等可能發生的危險工況。
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9 \8 E2 U1 l# N1 P- V# s當一只1kg重的飛鳥撞向以500km/h的速度飛行的飛機時，產生的沖擊力將達到20噸以上。風扇葉片要阻止外來物進入，守護飛行安全，這對為提高發動機效率一直在“減重瘦身”的風扇葉片而言，無疑是一大挑戰。& d+ n: t- ^8 G/ ]  {: x
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既要“減重瘦身”，又要保證安全，設計師們從材料選擇入手，優化結構設計，不斷創新葉片設計研制。. a' q, e. \; {, r* S' U3 d! o

! R0 ?5 I1 _0 B) g現在主流的風扇葉片大多選用先進復合材料。較之金屬葉片，采用先進復合材料制造的風扇葉片可以有效降低重量，還具有更好的抗疲勞性能和耐久性，降低使用維護成本。2 C* w& Y& X1 H: l3 v6 u

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復合材料風扇葉片的設計和制造，凝結了一代代工程師的智慧。20世紀90年代，復合材料風扇葉片首次在商用發動機上應用。在此后的三十年間，隨著復合材料設計和制造技術的突破，復合材料風扇葉片已經完成了4次技術更迭。: M- `4 }2 f8 T$ }# t# U6 c& ~
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復合材料風扇葉片的“骨架”是由上萬束碳纖維絲束織造而成的增強體，如果折算到碳纖維單絲（直徑約6μm），可達上億根。
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. r  o8 ~& P5 I- P; ^風扇葉片的“肉體”是高韌性樹脂，具備超高的抗沖擊性能。每一束纖維要準確地排布在設定的位置上，灌注的樹脂基體不允許出現任何孔洞。. d2 Y; A- [- a2 S1 C1 E+ ]$ d

5 E4 r/ a4 K8 r* o' P) Q為了抗擊鳥撞，風扇葉片前緣還需要牢牢地粘接上合身的“金屬鎧甲”。在復雜彎掠的葉型和超高的尺寸精度的約束下，風扇葉片可謂復合材料制造界的“頂級難題”。, M- Q0 v" w( N" X; F, N7 C

( n: J& {5 O: X0 b1 }' H8 Y了解了風扇葉片所面臨如此嚴苛的使用要求、如此復雜的結構特點和如此艱巨的制造挑戰，下次乘坐飛機的時候，一定要欣賞一下風扇葉片！3 e' `) h( n" \) t2 X9 _# w8 L2 n
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