1970年JT9D（用於B747，1970年2月投入使用）與TF39（用於C-5A，1970年6月投入使用）先後投入使用，到將於2020投入使用的GE9X（用於B777X），由發動機投入使用時間看，正好是50年。這50年中，大涵道比渦扇發動機的發展，令人眼花繚亂，其中風扇葉片的變化，屬於變化最大的構件之一。
增壓壓氣機裝在風扇前的大涵道比渦扇發動機
TF39是世界上第1型大涵道比渦輪風扇發動機，也是唯一的將增壓壓氣機裝在風扇前的發動機，於1964年進行了首次試車（用於B747的JT9D於1966年12月首次試車）。
圖1、 TF39大涵道比渦輪風扇發動機風扇部件
TF39是在J79的基礎上衍生發展的，是將J79的壓氣機第1級去掉作為核心機，其前端裝上1級風扇，風扇前再裝1級增壓壓氣機，稱之為1½級風扇（圖1），由6級低壓渦輪驅動。
將增壓壓氣機置於風扇前，是TF39獨特的設計，其它所有的大涵道比渦輪風扇發動機增壓壓氣機均設在風扇之後。圖2示出TF39前視圖，清晣可見風扇前的增壓壓氣機，圍繞增壓壓氣機葉片的葉片是風扇進口導葉。
由圖1可見，將外涵氣流與內涵氣流分開的分流環尖部距風扇葉片葉根較近，說明由風扇葉片流出的空氣大部分流入外涵道，僅少量的空氣流入內涵道即進入核心機，其涵道比為8，不僅是當時（上世紀6、70年代）是最高的，而且在其後20多年中始終維持最高的紀錄，直到1995年才被GE90（涵道比為9）超過。
圖2、 TF39前視圖中心部分為增壓壓氣機，其外為風扇進口導葉
除TF39外，其它的大涵道比渦輪風扇發動機中，增壓壓氣機均裝在風扇葉片後，將風扇後的空氣進一步增壓然後流入核心機的。在TF39中，經過前置增壓壓氣機增壓後的空氣，僅一部分流入核心機，另一部分流入外涵。
其它大涵道比渦扇發動機中，風扇前均無進口導向葉片，在TF39中，由於風扇前有增壓壓氣機及包容氣流通道的環罩，其後有增壓壓氣機出口導向葉片，帶出口導向葉片的罩環通過36個葉片與風扇機匣相連，這36個葉片成為風扇外部的進口導向葉片。
帯凸肩的風扇葉片
圖1、帶雙凸肩的風扇葉片
風扇葉片薄而長，又處於發動機進口處，在設計中需解決2大問題，一是葉片振動問題，二是抗外物特別是飛烏撞擊的問題，在大涵道比渦扇發動機發展初期很長一段時間中，基本上是在葉身距葉尖三分之一附近處，增加一個凸肩（個別的有2個凸肩），如圖1、2所示。個別發動機中將風扇葉片做成帶冠的，如圖3所示。
圖2 帶單、雙凸肩的的風扇葉片
世界上最初投入使用的JT9D風扇葉片採用了展弦比為4.6的窄弦設計，葉身上做有2個凸肩（圖1），到了JT9D-7R4，將展弦比減小成3.8後，葉身上只做一個較大的凸肩（圖2），其它發動機均只帶一個凸肩。
在帶1個凸肩的風扇葉片中，兩側的凸肩端面分別與相鄰葉片的凸肩端面相抵住形成一整環，如圖4中左圖所示。
這樣，葉片由無凸肩的一端夾緊變為兩端夾持，增加了剛性，提高了自振頻率；另一方面，一旦葉片振動起來，相鄰的凸肩端面間相互幹摩擦，吸收振動能量，達到減振的目的。
圖3 帶冠的風扇葉片
由於凸肩端面在工作中會與相鄰葉片凸肩相互高速摩擦，為此，需在凸肩端面上噴塗耐磨塗層，一般是用等離子噴塗史太裡特硬質合金。風扇葉片帶凸肩形成整環後，增加了抗外物特別是鳥的撞擊能力。
圖4、 風扇葉片帶中間凸肩的風扇部件
風扇葉片釆用葉身凸肩後會帶來一些問題。首先，帶凸肩後，葉片加工變得困難得多；其次，凸肩不僅增加了葉片質量，使葉根處承受的應力增加很多，而且在凸肩與葉身轉接處，凸肩對葉身還作用一個附加的彎矩，使該處應力狀況變為複雜。
更重要的是，凸肩對風扇的性能影響較大，因為氣流流過凸肩時，在其後會產生紊流區，不僅縮小了有效的氣流通道面積，而且使壓力損失加大，圖5示出了其示意圖。這會使風扇效率降低，直接使發動機耗油率上升，還會使風扇的喘振裕度變小。
圖5、風扇葉片帶凸肩後使風扇效率下降
因此，自從帶凸肩的長風扇葉片出現後，就開始想採取措施來取消它，但困難很大，只是到了上世紀80年代初期，才取得初步成效。
如果將風扇葉片由大展弦比改成小展弦比後，葉片變寬，當然厚度也會相應增加，這樣就變成又寬又厚的葉片，振動與抗外物打擊的問題當然就會迎刃而解。但是又寬又厚的葉片質量會大輻增加，葉片的榫根與輪盤的強度受不了，在大涵道比渦扇發動機發展的前10-20年過程中，羅羅公司首先解決了降低寬弦風扇葉片質量的問題。
對於小尺寸的大涵道比渦扇發動機而言，風扇尺寸小，質量輕，可釆用實心的寬弦葉片，例如CFM56-7B、BR715等。
帶葉冠的風扇葉片
葉冠是渦輪工作葉片常用的設計，但在F101與CFM56-2發動機的風扇葉片上採用了，它們的葉冠上還做有2道封嚴齒。採用帶冠的風扇葉片，不僅可以解決葉片的振動問題，而且可以減少葉尖間隙處的漏氣損失，提高風扇效率。但是葉冠不僅增加榫根處的載荷，而且在葉冠與葉尖交界處還存在較大的彎曲應力。
為此，採用帶冠葉片時，需加大葉柵稠度，以增加葉片數，縮小葉冠周向尺寸，降低葉冠質量，例如，CFM56-3（風扇葉片不帶冠）風扇葉片數為36片，而CFM56-2的風扇葉片卻多達46片。
帶冠的風扇葉片不被採用的主要原因不僅在於前述的葉片強度問題，還在於抗外物打擊的能力不如採用中間減振凸肩的好，因此風扇葉片帶冠的設計沒有得到推廣。
帶蜂窩的夾層結構寬弦風扇葉片
上世紀80年代初期, 羅羅公司發展了一種帶蜂窩的夾層結構寬弦風扇葉片，如圖6所示。這種葉片由兩片經過化學銑削成型的鈦合金面板，夾上由鈦合金蜂窩製成的芯板，在高溫爐中經過擴散連接處理將三者連接成一體，然後在模中扭轉成最終型面。
這種風扇葉片既具有較好的抗振，抗外物打擊的能力，質量又輕，首先用於RB211-535E4發動機，該發動機於1984年10月裝在B757飛機上投入使用。隨後，V2500等發動機的風扇葉片也採用了這種設計。
圖6 帶蜂窩的夾層結構寬弦風扇葉片
RB211-535E4採用的寬弦無凸肩風扇葉片，由於取消了凸肩，使風扇性能有明顯的改善，在巡航條件下，風扇轉子的絕熱效率可提高2%～4%，風扇輪轂處的效率也提高2%～4%，喘振裕度也得到改善。由於風扇效率的提高，發動機耗油率可降低4％以上。
羅羅公司是最初解決取消風扇凸肩的公司，但是也花費了14年時間，而普惠與GE公司，直至1995年才將沒有風扇凸肩的發動機投入使用，花費了近25年時間，可見要取消風扇葉片上的凸肩，是多麼難的工作。
用於波音777的三型發動機風扇葉片均無凸肩
1990年年初，波音公司提出在5年中研製一款新型雙發、雙道通、能執行任何航線的大型客機B777，為滿足B777飛機的需要，要求研製出推力特大（370-450kN，當時發動機最大推力為275kN）與可靠性極高的發動機。
三大發動機公司均為B777提供了發動機，即普惠公司的PW4084、GE公司的GE90與羅羅公司的遄達800，這三型發動機最大特點之一就是釆用了寬弦風扇葉片，但為了減輕風扇葉片質量，三公司採取了不同的措施。
圖7 DB/SPF風扇葉片剖面圖
羅.羅公司是在RB211-535E4風扇葉片的基礎上，發展了它的第2代空心寬弦風扇葉片，它的葉型剖面示於圖7中。這種稱之為DB/SPF(擴散連接／超塑性成型)的葉片的外型仍然由鈦合金的兩面板組成，但兩面板間不是夾有蜂窩芯板，而是由薄片形成的桁架與面板連接組成了一種質量輕且承力特性好的結構。
它的製造過程示於圖8中，首先將2個面板與中間組成桁架的薄板，裝在擴散連接的夾具中，將中間薄板分別在不同的位置與兩錶板連接起來，然後將它置於加熱的陰模中，使3層板均處於超塑性狀態，在面板間通以高壓惰性氣體，於是兩面板在氣體壓力作用下壓向陰模槽中，形成葉型，而中間薄板則被拉成桁架形式。
這種葉片由於中間薄板參與受力，因此，面板可以作得薄些，其質量比帶蜂窩芯的葉片輕1/3。遄達800是第2型用此種葉片的發動機，這種葉片最初用於遄達700(A330飛機用)，羅羅公司的後續產品如遄達900（用於A380）、遄達1000（用於B787）與遄達XWB（用於A350XWB）均釆用這種葉片。
圖8 DB/SPF風扇葉片製造過程示意圖
普惠公司的風扇葉片是用鈦合金做成空心的。它也是用兩個面板用擴散連接法連接起來的，在兩面板的內側，先銑出一些縱向槽，形成空穴如圖9（C）所示。這種葉片與羅羅的葉片相比，顯然結構要簡單得多，當然，其質量也最重, 用於F-22的F119發動機也釆用了這種結構的風扇葉片。圖9示出了三種鈦合金空心風扇葉片的結構簡圖，a、b為羅羅的產品，c為普惠的產品。
圖9 三種鈦合金空心風扇葉片剖面圖
GE公司的GE90發動機，其風扇葉尖直徑是當時最大的，達3.142m, 葉片高達1.22m，葉尖處的弦長0.53m，榫頭寬0.305m。這麼大的葉片，如採用鈦合金制，即使做成空心的，其質量也將很大，榫頭處的強度也難解決，而且發動機的質量也將很大，，於是GE公司決定用複合材料來做葉片。
用於B777的三種發動機風扇葉片，採用了不同減輕葉片質量的措施，從表1可見，羅.羅公司的DB/SPF葉片最輕，複合材料的葉片次之，普.惠公司的葉片最重。
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