碳纤维复合材料叶片

工艺：预浸料手工铺放-热压罐成型

代表机型：通用电气GE90-115B,用于波音B777-300ER

波音B777-300ER是目前投入商用的最大的双发飞机，最大起飞重量352吨，可搭载365-550名乘客。

相应地，它由目前已投入商用的最强大发动机——GE90-115B推动，由美国通用电气公司（GE）出品，曾经创造了58吨的推力记录（已被它的后继型号GE9X刷新）。

GE90-115B的风扇直径达到3.3米，涵道比9:1，有22片碳纤维复合材料风扇叶片。

多图解析--飞机发动机扇叶制造

制造叶片的原料是碳纤维预浸料，即浸渍了树脂的碳纤维带束或织物。

在叶片工厂里，成卷的预浸料被展开、裁切成特定的形状。

按照设计好的铺层设计方案，把1000多层预浸料片手工铺放到模具上。

铺放完成后套上真空袋，抽真空。

送入热压罐内，加热使树脂固化。真空袋内抽真空和热压罐加压的双重作用可以保证制件紧实。

在复合材料叶片的前、后缘和顶部包裹上钛合金包边，起到防护鸟撞的作用。

当然还有机加工、喷涂保护涂层等工序。至于为什么只在叶片前缘保留钛合金包边的银色、后面全部涂黑，就是为了好看。

相比于钛合金，复合材料叶片有显著的减重效果，而且由于风扇叶盘所承受的载荷减小，叶盘和传动系统的重量也可以随之减轻，使发动机整体减重数百公斤。

GE公司对复合材料风扇叶片的研究始于上世纪60年代末，一直到80年代才解决抗鸟撞的安全性问题，90年代开始实际应用于GE90系列发动机。

碳纤维复合材料叶片

工艺：三维机织-树脂传递模塑

代表机型：CFM公司LEAP-1A，用于空客A320neo

图为新一代A320neo

CFM International公司是美国GE与法国航空发动机企业SNECMA（现为法国航空工业巨头赛峰集团Safran的子公司）的合资企业。从上世纪八十年代至今，CFM公司的CFM-56系列发动机是世界上最成功的大涵道比涡扇发动机，总产量超过3.3万台，曾驱动了绝大多数的波音B737系列和半数以上的空客A320系列。

2008年，CFM公司发布新一代窄体客机使用的LEAP系列发动机，包括用于空客A320neo的LEAP-1A（上图）、用于波音B737 MAX的LEAP-1B和用于中国商飞C919的LEAP-1C。

多图解析--LEAP-1A发动机的风扇制作

LEAP-1A发动机的风扇直径1.98米，涵道比11:1，有18片叶片，比用于旧型号A320的CFM56-5B发动机（涵道比5.4~6:1）的1.73米风扇直径明显增大，从而提高燃油效率，叶片材质也从钛合金升级为碳纤维复合材料以实现减重。叶片由赛峰集团制造。

碳纤维经过三维机织（使纤维在经、纬和垂向三个方向交织的织法），得到有一定厚度的碳纤维三维织物。

经过切割、扭转，得到曲面形状的叶片预制体，放入模具中。

用压力将树脂注入模具的腔体内，使树脂充分浸润碳纤维预制体后固化，得到复合材料叶片，这种工艺被称为树脂传递模塑（RTM）。

同样要在叶片前缘用钛合金包边，起到保护作用。

三维机织-树脂传递模塑技术是赛峰集团在2012年开始投入应用的。相比于上一种预浸料手工铺层工艺，三维机织可以使叶片拥有更好的抗分层、抗冲击能力，但是织造过程缓慢而昂贵，且制品的强度、刚度不足，尚不能用于宽体客机发动机的大尺寸风扇叶片。

随着近些年我国碳纤维、复合材料产业的快速发展，目前已经实现复合材料风扇叶片（左）、风扇流道板（中）、风扇包容机匣（右，围绕在风扇外、防止风扇叶片断裂后飞出的壳体）的装机应用，表明在风扇材料方面我国已经追赶上世界先进水平。