風(fēng)扇葉片——大葉片有大作用

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隨著飛機(jī)推力需求的不斷提高，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇直徑越來越大，大厚度梯度、大扭轉(zhuǎn)風(fēng)扇葉片的設(shè)計(jì)及制造技術(shù)讓大飛機(jī)飛得更遠(yuǎn)、載得更多。

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在各類航展上備受矚目的風(fēng)扇大葉片，究竟難在哪呢？

, f# Y5 b  T5 J$ [% T# r首先要先從它極高的使用性能要求說起。當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，風(fēng)扇葉片快速轉(zhuǎn)動(dòng)，每分鐘可達(dá)三四千轉(zhuǎn)，每秒鐘吸入的空氣量超過400kg，單片葉片承受近40噸離心負(fù)荷，相當(dāng)于掛著兩輛大卡車在轉(zhuǎn)動(dòng)。

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同時(shí)，風(fēng)扇葉片位于發(fā)動(dòng)機(jī)的最前端，要面臨鳥撞、冰撞、雹撞、砂石沖擊等可能發(fā)生的危險(xiǎn)工況。
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當(dāng)一只1kg重的飛鳥撞向以500km/h的速度飛行的飛機(jī)時(shí)，產(chǎn)生的沖擊力將達(dá)到20噸以上。風(fēng)扇葉片要阻止外來物進(jìn)入，守護(hù)飛行安全，這對為提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率一直在“減重瘦身”的風(fēng)扇葉片而言，無疑是一大挑戰(zhàn)。

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既要“減重瘦身”，又要保證安全，設(shè)計(jì)師們從材料選擇入手，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不斷創(chuàng)新葉片設(shè)計(jì)研制。
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現(xiàn)在主流的風(fēng)扇葉片大多選用先進(jìn)復(fù)合材料。較之金屬葉片，采用先進(jìn)復(fù)合材料制造的風(fēng)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(hù)成本。

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復(fù)合材料風(fēng)扇葉片的設(shè)計(jì)和制造，凝結(jié)了一代代工程師的智慧。20世紀(jì)90年代，復(fù)合材料風(fēng)扇葉片首次在商用發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用。在此后的三十年間，隨著復(fù)合材料設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的突破，復(fù)合材料風(fēng)扇葉片已經(jīng)完成了4次技術(shù)更迭。
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復(fù)合材料風(fēng)扇葉片的“骨架”是由上萬束碳纖維絲束織造而成的增強(qiáng)體，如果折算到碳纖維單絲（直徑約6μm），可達(dá)上億根。
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# w( e3 H$ k, e* E2 x! x# x風(fēng)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(zhǔn)確地排布在設(shè)定的位置上，灌注的樹脂基體不允許出現(xiàn)任何孔洞。
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為了抗擊鳥撞，風(fēng)扇葉片前緣還需要牢牢地粘接上合身的“金屬鎧甲”。在復(fù)雜彎掠的葉型和超高的尺寸精度的約束下，風(fēng)扇葉片可謂復(fù)合材料制造界的“頂級(jí)難題”。

了解了風(fēng)扇葉片所面臨如此嚴(yán)苛的使用要求、如此復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和如此艱巨的制造挑戰(zhàn)，下次乘坐飛機(jī)的時(shí)候，一定要欣賞一下風(fēng)扇葉片！

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