用于制造风扇叶片的由复合材料制成的编织的纤维预成型件制造技术

公开了一种风扇(2)叶片(10)的三维纤维预成型件(100)，包括叶片根部(110)以及在预成型件的叶片根部与自由端(121)之间的叶片翼型(120)。翼型具有区域(140)，该区域(140)具有两个表层(141、142)以及位于表层之间的纵向加强件(143)，并且在横向平面中，表层中的横向长丝成对地编织在加强件两侧上的第一表层和第二表层中，第一表层中的第一对的长丝在加强件处被分成两个单独的长丝，所述单独长丝与纵向长丝分开地编织，第二表层中的第二对的长丝在加强件处被分成两个单独的长丝，所述长丝与纵向长丝分开地编织，并且第一对的长丝和第二对的长丝在加强件中交叉两次。长丝在加强件中交叉两次。长丝在加强件中交叉两次。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造风扇叶片的由复合材料制成的编织的纤维预成型件


[0001]本专利技术涉及复合材料部件的通常领域。更具体地，本专利技术涉及用于制造用于飞行器涡轮发动机的风扇叶片的纤维预成型件。

技术介绍

[0002]在飞行器涡轮发动机的领域中，部件的重量减轻是关于这些部件的制造成本以及涡轮发动机的环境和能量的效率两者的主要问题。这个问题快速地导致研发复合材料部件以替代涡轮发动机的不同区段中的传统金属部件。
[0003]以本身已知的方式，通过制备纤维预成型件，并且用基质致密化该预成型件可以获得复合材料部件。取决于所设想的应用，预成型件可以是玻璃纤维、碳或者陶瓷，并且基质可以是有机材料(聚合物)、碳或者陶瓷。
[0004]对于相对复杂形状的部件，已知通过三维(3D)或者多层编织生产单件的纤维结构或者坯件，并且成形纤维结构，以获得具有接近于待制造的部件形状的形状的纤维预成型件。
[0005]飞行器涡轮发动机的风扇包括安装在旋转盘上的叶片。具有大尺寸以产生涡轮发动机的大部分推力的风扇叶片可以暴露于各种类型的外部物体冲击(鸟、砾石、冰块、沙子等)，并且另外地可以经受与离心力相关的破坏性机械应力。
[0006]仍然存在对具有改进的机械强度同时保持减少重量的风扇叶片的需要。

技术实现思路

[0007]为此目的，本专利技术提出一种复合材料的纤维预成型件，旨在形成飞行器涡轮发动机的风扇叶片的纤维增强，其中用基质致密化该纤维增强，纤维预成型件是单件，并且通过在对应于叶片的纵向方向的方向上延伸的多根纵向纱线或者股线与多根横向纱线或者股线的三维编织来获得该纤维预成型件，预成型件包括叶片根部部分以及在叶片根部部分和纤维预成型件的自由端之间延伸的叶片翼型部分，其特征在于，翼型部分具有第一区域，所述第一区域包括对应于叶片的下表面的第一表层，对应于叶片的上表面的第二表层以及在第一表层与第二表层之间延伸的纵向加强部分，并且其中，在第一区域的横向平面中：
[0008]‑
在纵向加强部分的任一侧的第一表层和第二表层中成对地编织第一表层和第二表层的横向纱线或者股线；
[0009]‑
第一表层的至少一个第一对横向纱线或者股线的纱线或者股线在纵向加强部分处被分成两个单元纱线或者股线，在所述部分中所述单元纱线或者股线与纵向纱线或者股线分开地编织；
[0010]‑
第二表层的至少一个第二对横向纱线或者股线的纱线或者股线在纵向加强部分处被分成两个单元纱线或者股线，在所述部分中所述单元纱线或者股线与纵向纱线或者股线分开地编织；以及
[0011]‑
第一对的至少一根纱线或者股线和第二对的至少一根纱线或者股线在纵向加强
部分中彼此交叉至少两次。
[0012]因此，纤维预成型件的第一区域限定了两个表层之间的两个空间，所述两个表层位于纵向加强部分的任一侧并且被纵向加强部分分开。在将这个预成型件整合为增强的风扇叶片中，纤维预成型件中的这两个空间允许形成通常地在纵向方向上延伸的两个空腔或者凹部。
[0013]“三维编织”、“3D编织”、“多层编织”在此是指一种编织模式，由此至少一些经纱线(或者纵向纱线)在几个纬纱线层上结合纬纱线(或者横向纱线)。在提花机类型的编织织机上，以本身已知的方式可以执行所述编织。
[0014]本专利技术的纤维预成型件具有的优点是可以在单个编织步骤中获得它，并且具有第一区域，该第一区域包括纵向加强部分，当预成型件形成复合材料的风扇叶片的纤维增强时，该纵向加强部分将用作沿纵向方向的加强元件，以改进叶片的一部分的机械强度，特别是在冲击的情况下，同时减少其重量。纤维预成型件的第一区域限定两个空间，所述两个空间将在叶片中形成空腔或者凹部，使得其与实心叶片相比更轻。
[0015]纵向加强部分由横向纱线或者股线对形成，这些横向纱线或者股线被分离(分开)成单元纱线或者股线，这些单元纱线或者股线然后与在纵向加强部分处插入的纵向纱线或者股线分开地编织。因此，通过来自分开的对的这种编织模式，纵向加强部分经由编织结合至表层，确保了组件的良好强度。此外，不必插入额外的横向纱线或者股线，以获得纵向加强部分，这简化了预成型件的编织。来自第一和第二表层的纵向纱线或者股线的交叉经由与纵向加强部分的编织确保表层的结合，同时增加组件的机械强度。
[0016]在实施方式的一个实施例中，第一区域可以在纵向方向上延伸的长度小于或者等于在纵向方向上测量的预成型件的高度的75％。该长度范围在叶片的良好机械强度与重量减轻之间提供良好的折衷。
[0017]在实施方式的一个实施例中，第一区域可以延伸至位于在纵向方向上测量的预成型件的高度的50％与纤维预成型件的自由端之间处的翼型部分的一部分中。这种布置允许第一区域定位在预成型件的上半部中，在此叶片最易经受离心力和外部物体冲击。
[0018]在实施方式的一个实施例中，在纵向加强部分中所包含的至少一些纵向纱线或者股线可以具有比在第一和第二表层中所包含的纵向纱线或者股线的纱线支数更高的纱线支数。该特征允许当预成型件被致密化以形成复合材料部件时，将由加强部分形成的加强元件的刚度增加。例如，表层中的纵向纱线或者股线的纱线支数可小于或者等于24k，并且加强部分中的纵向纱线或者股线的纱线支数可以是48k。
[0019]在实施方式的一个实施例中，纵向纱线或者股线可以是经纱线或者股线，并且横向纱线或者股线是纬纱线或者股线。
[0020]在实施方式的一个实施例中，填充材料可以存在于第一区域中的第一表层和第二表层之间。填充材料可以是泡沫。填充材料位于在第一区域中所限定的两个空间中，并且因此存在于叶片的空腔或者凹部中。尽管存在第一区域，该填充材料使得预成型件能够保持其形状，而不会不适当地增加其重量。
[0021]在一个实施方式中，翼型部分可以具有在预成型件的自由端附近的第二区域，该第二区域包括横向纱线或者股线的多个单向织物层。该第二区域可以在纵向方向上延伸的长度小于或者等于在纵向方向上测量的预成型件的高度的25％。该第二区域可以延伸至位
于在纵向方向上测量的预成型件的高度的80％和纤维预成型件的自由端之间处的翼型部分的一部分中。该第二区域在横向方向上具有比预成型件的其余部分更大的刚度，这改进了叶片在其自由端附近的机械强度，该自由端对外部物体冲击更敏感。
[0022]本专利技术的进一步的主题是一种用于飞行器涡轮发动机的复合材料的风扇叶片，其中，该复合材料具有用基质致密化的纤维增强，该纤维增强包括如在以上描述中作为纤维增强的纤维预成型件，叶片具有对应于纤维预成型件的第一区域的一部分，所述部分包括由对应于平台的加强部分的纵向加强元件分开的两个空腔。填充材料可以被放置在所述空腔中。
[0023]本专利技术的最后主题是一种飞行器涡轮发动机的风扇模块，该风扇模块包括风扇盘和安装在风扇盘上的如上所述的多个风扇叶片。
附图说明
[0024]本专利技术的其他特征和优点将从以下参考附图，示例了其实施方式的实施例所给出的说明中变得清楚，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种复合材料的纤维预成型件(100)，旨在形成飞行器涡轮发动机(1)的风扇(2)叶片(10)的纤维增强，其中，该复合材料具有用基质致密化的该纤维增强，该纤维预成型件是单件，并且通过在对应于叶片的纵向方向(L)的方向上延伸的多根纵向纱线或者股线(c1–
c
16
)与多根横向纱线或者股线(t1–
t
16
)的三维编织来获得该纤维预成型件，预成型件包括叶片根部部分(110)以及在纤维预成型件的叶片根部部分与自由端(121)之间延伸的叶片翼型部分(120)，其特征在于，预成型件的翼型部分(120)具有第一区域，该第一区域包括对应于叶片的下表面的第一表层(141)，对应于叶片的上表面的第二表层(142)以及在第一表层(141)与第二表层(142)之间延伸的纵向加强部分(143)，其中，在第一区域的横向平面中：
‑
在纵向加强部分的任一侧的第一表层和第二表层中成对地编织第一表层的横向纱线或者股线(t1–
t8)和第二表层的横向纱线或者股线(t9–
t
16
)；
‑
第一表层的至少一个第一对横向纱线或者股线的纱线或者股线(t5–
t6，t7–
t8)在纵向加强部分处被分成两个单元纱线或者股线，在所述部分中所述单元纱线或者股线与纵向纱线或者股线分开地编织；
‑
第二表层的至少一个第二对横向纱线或者股线的纱线或者股线(t9–
t
10
，t
11
–
t
12
)在纵向加强部分处被分成两个单元纱线或者股线，在所述部分中所述单元纱线或者股线与纵向纱线或者股线分开地编织；以及
‑
第一对的至少一根纱线或者股线(t7，t8)和第二对的至少一根纱线或者股线(t9)在纵向加强部分中彼此交叉至少两次。2.根据权利要求1所述的纤维预成型件，其中，第一区域(140)在...

【专利技术属性】
技术研发人员：扬，
申请(专利权)人：赛峰集团，
类型：发明
国别省市：