民航客机、大型运输机装配的航空发动机通常是大涵道比涡扇发动机。这类航空发动机位于前端的风扇叶片是主要的动力来源,提供约80%的推力。
复合材料风扇叶片的设计和制造,凝结了一代代工程师的智慧。20世纪90年代,复合材料风扇叶片首次在商用发动机上应用。在此后的三十年间,随着复合材料设计和制造技术的突破,复合材料风扇叶片已经完成了4次技术更迭。
复合材料风扇叶片的“骨架”是由上万束碳纤维丝束织造而成的增强体,如果折算到碳纤维单丝(直径约6μm),可达上亿根。
风扇叶片的“肉体”是高韧性树脂,具备超高的抗冲击性能。每一束纤维要准确地排布在设定的位置上,灌注的树脂基体不允许出现任何孔洞。
为了抗击鸟撞,风扇叶片前缘还需要牢牢地粘接上合身的“金属铠甲”。在复杂弯掠的叶型和超高的尺寸精度的约束下,风扇叶片可谓复合材料制造界的“顶级难题”。
了解了风扇叶片所面临如此严苛的使用要求、如此复杂的结构特点和如此艰巨的制造挑战,下次乘坐飞机的时候,一定要欣赏一下风扇叶片!