碳纖維復合材料葉片

工藝：預浸料手工鋪放-熱壓罐成型

代表機型：通用電氣GE90-115B,用于波音B777-300ER

波音B777-300ER是目前投入商用的最大的雙發飛機，最大起飛重量352噸，可搭載365-550名乘客。

相應地，它由目前已投入商用的最強大發動機——GE90-115B推動，由美國通用電氣公司（GE）出品，曾經創造了58噸的推力記錄（已被它的后繼型號GE9X刷新）。

GE90-115B的風扇直徑達到3.3米，涵道比9:1，有22片碳纖維復合材料風扇葉片。

多圖解析--飛機發動機扇葉制造

制造葉片的原料是碳纖維預浸料，即浸漬了樹脂的碳纖維帶束或織物。

在葉片工廠里，成卷的預浸料被展開、裁切成特定的形狀。

按照設計好的鋪層設計方案，把1000多層預浸料片手工鋪放到模具上。

鋪放完成后套上真空袋，抽真空。

送入熱壓罐內，加熱使樹脂固化。真空袋內抽真空和熱壓罐加壓的雙重作用可以保證制件緊實。

在復合材料葉片的前、后緣和頂部包裹上鈦合金包邊，起到防護鳥撞的作用。

當然還有機加工、噴涂保護涂層等工序。至于為什么只在葉片前緣保留鈦合金包邊的銀色、后面全部涂黑，就是為了好看。

相比于鈦合金，復合材料葉片有顯著的減重效果，而且由于風扇葉盤所承受的載荷減小，葉盤和傳動系統的重量也可以隨之減輕，使發動機整體減重數百公斤。

GE公司對復合材料風扇葉片的研究始于上世紀60年代末，一直到80年代才解決抗鳥撞的安全性問題，90年代開始實際應用于GE90系列發動機。

碳纖維復合材料葉片

工藝：三維機織-樹脂傳遞模塑

代表機型：CFM公司LEAP-1A，用于空客A320neo

圖為新一代A320neo

CFM International公司是美國GE與法國航空發動機企業SNECMA（現為法國航空工業巨頭賽峰集團Safran的子公司）的合資企業。從上世紀八十年代至今，CFM公司的CFM-56系列發動機是世界上最成功的大涵道比渦扇發動機，總產量超過3.3萬臺，曾驅動了絕大多數的波音B737系列和半數以上的空客A320系列。

2008年，CFM公司發布新一代窄體客機使用的LEAP系列發動機，包括用于空客A320neo的LEAP-1A（上圖）、用于波音B737 MAX的LEAP-1B和用于中國商飛C919的LEAP-1C。

多圖解析--LEAP-1A發動機的風扇制作

LEAP-1A發動機的風扇直徑1.98米，涵道比11:1，有18片葉片，比用于舊型號A320的CFM56-5B發動機（涵道比5.4~6:1）的1.73米風扇直徑明顯增大，從而提高燃油效率，葉片材質也從鈦合金升級為碳纖維復合材料以實現減重。葉片由賽峰集團制造。

碳纖維經過三維機織（使纖維在經、緯和垂向三個方向交織的織法），得到有一定厚度的碳纖維三維織物。

經過切割、扭轉，得到曲面形狀的葉片預制體，放入模具中。

用壓力將樹脂注入模具的腔體內，使樹脂充分浸潤碳纖維預制體后固化，得到復合材料葉片，這種工藝被稱為樹脂傳遞模塑（RTM）。

同樣要在葉片前緣用鈦合金包邊，起到保護作用。

三維機織-樹脂傳遞模塑技術是賽峰集團在2012年開始投入應用的。相比于上一種預浸料手工鋪層工藝，三維機織可以使葉片擁有更好的抗分層、抗沖擊能力，但是織造過程緩慢而昂貴，且制品的強度、剛度不足，尚不能用于寬體客機發動機的大尺寸風扇葉片。

隨著近些年我國碳纖維、復合材料產業的快速發展，目前已經實現復合材料風扇葉片（左）、風扇流道板（中）、風扇包容機匣（右，圍繞在風扇外、防止風扇葉片斷裂后飛出的殼體）的裝機應用，表明在風扇材料方面我國已經追趕上世界先進水平。