用于由具有混合经纱股线的复合材料制成的壳体的纤维织构制造技术

一种纤维织构(100)具有条带形状，该条带形状沿纵向(X)在近端部分(110)和远端部分(120)之间延伸确定长度(L

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于由具有混合经纱股线的复合材料制成的壳体的纤维织构


[0001]本专利技术涉及燃气轮机壳体，更具体地但不排他地涉及用于航空发动机的燃气轮风扇壳体。

技术介绍

[0002]在航空燃气涡轮发动机中，风扇壳体发挥多种功能。它限定了发动机中的空气入口流道，支撑着面向风扇叶片尖端的可磨损材料，支撑着用于发动机入口处声学处理的可能的声波吸收结构，并结合了保持罩。保持罩构成一个碎片收集器，用于保持通过离心作用投射的碎片，例如摄入的物体或损坏的叶片碎片，以防止它们穿过壳体并到达飞行器的其他部分。
[0003]以前由金属材料制成的壳体，如风扇壳体，现在是由复合材料制成的，也就是说，由有机基质致密的纤维预制件制成的，这样可以使部件具有比金属材料制成的相同部件更低的总质量，同时具有至少相当的甚至更大的机械阻力。
[0004]US 2013/082417号文件中特别描述了由有机基质复合材料制成的风扇壳体的制造。在文献US 2013/082417中公开的壳体中，保持罩由在具有可变厚度的壳体的纤维增强件的处获得的额外厚度部分构成。纤维增强件通过缠绕3D编织纤维织构而获得，其中通过改变经纱股线或经线的尺寸而获得厚度的逐渐增加。
[0005]在这种制造技术下，一旦确定了股线的排列和性质，决定壳体保持能力的就是纤维的数量。然而，这第三个因素对壳体的质量和成本有直接影响。
[0006]然而，需要一种由复合材料制成的壳体，具有良好的保持能力，同时具有整体质量和可控的制造成本。

技术实现思路

[0007]为此，本专利技术提出了一种纤维织构，所述纤维织构具有条带形状，该条带形状沿纵向在近端部分和远端部分之间延伸确定长度，并且沿横向在第一横向边缘和第二横向边缘之间延伸确定宽度，所述纤维织构具有沿纵向延伸的多个经纱股线层和沿横向延伸的多个纬纱股线层之间的三维或多层编织，所述纤维织构包括第一纵向部分和第二纵向部分，每个纵向部分沿纵向延伸所述纤维织构的确定长度，并且沿横向在从所述第一横向边缘或第二横向边缘开始延伸一定宽度，所述宽度小于所述纤维织构的确定宽度，所述第一纵向部分和第二纵向部分各自包括由碳纤维构成的经纱股线和纬纱股线，所述纤维织构还包括存在于所述第一部分和第二部分之间的中间部分，其特征在于，所述中间部分中存在的经纱股线的至少一部分是由碳纤维长丝和玻璃纤维长丝构成的混合经纱股线。
[0008]一些经纱股线与玻璃纤维长丝的混合可以提高壳体的抗冲击能力，例如，分离的叶片。事实上，玻璃纤维长丝具有比碳纤维长丝高得多的抗剪切和抗拉伸伸长率。因此，根据本专利技术的纤维织构在旨在形成壳体的保持区域或保持罩的部分中包括混合经纱股线，以便赋予该部分更大的抗剪性。
[0009]此外，玻璃纤维的供应成本比碳纤维的供应成本低得多，将玻璃纤维长丝插入经纱股线中可以降低纤维织构的制造成本，从而降低最终壳体的制造成本而不会影响壳体的重要功能，即保持功能。
[0010]根据本专利技术纤维织构的一个特定特征，中间部分包括的混合经纱股线尺寸大于第一纵向部分和第二纵向部分中存在的经纱股线尺寸。
[0011]根据本专利技术纤维织构的另一个特定特征，混合经纱股线包括10％至90％的玻璃纤维长丝。
[0012]本专利技术还涉及一种用于航空壳体的纤维预制件，该预制件包括根据本专利技术的纤维织构缠绕几圈，纤维织构的中间部分形成保持区域预制件。
[0013]本专利技术还涉及一种由复合材料制成的燃气涡轮壳体，该燃气涡轮壳体包括由根据本专利技术的纤维预制件构成的纤维增强件和使纤维增强件致密化的基质。壳体尤其可以是燃气轮风扇壳体。
[0014]本专利技术还涉及一种具有根据本专利技术的壳体的航空燃气涡轮发动机。
[0015]本专利技术还涉及一种通过在沿纵向延伸的多个经纱股线层和沿横向延伸的多个纬纱股线层之间进行三维或多层编织来制造纤维织构的方法，所述纤维织构具有条带形状，该条带形状沿纵向在近端部分和远端部分之间延伸确定长度和沿横向在第一横向边缘和第二横向边缘之间延伸确定宽度，所述方法包括编织第一纵向部分和第二纵向部分，每个纵向部分沿纵向延伸纤维织构的确定长度，并且沿横向在从第一横向边缘或第二横向边缘开始延伸一定宽度，所述宽度小于所述纤维织构的确定宽度，所述第一纵向部分和第二纵向部分各自包括由碳纤维构成的经纱股线和纬纱股线，所述方法还包括编织存在于所述第一纵向部分和第二纵向部分之间的中间部分，其特征在于，所述中间部分中存在的经纱股线的至少一部分是由碳纤维长丝和玻璃纤维长丝构成的混合经纱股线。
[0016]根据本专利技术的方法的一个特定特征，中间部分包括的混合经纱股线尺寸大于第一纵向部分和第二纵向部分中存在的经纱股线尺寸。
[0017]根据本专利技术的方法的另一个特定特征，混合经纱股线包括10％至90％的玻璃纤维长丝。
附图说明
[0018]图1是织机的示意性透视图，示出了纤维织构的三维编织；
[0019]图2是根据本专利技术的一个实施例的纤维织构的示意性透视图；
[0020]图3是图2的纤维织构的横截面并示出了编织平面；
[0021]图4是横截面图，显示了100％碳经纱股线的横截面；
[0022]图5是混合经纱股线的横截面图；
[0023]图6是示意性透视图，示出了纤维织构在成型工具上的缠绕；
[0024]图7是通过缠绕如图6所示的纤维织构而获得的壳体预制件的轴向半剖视图；
[0025]图8是剖视图，示出了在图5的壳体预制件上的注入扇区的定位；
[0026]图9是根据本专利技术的一个实施例的航空发动机的透视图。
具体实施方式
[0027]本专利技术通常适用于燃气轮用有机基质复合材料制成的任何壳体。
[0028]下面将在其应用于航空燃气涡轮发动机的风扇壳体的背景下描述本专利技术。
[0029]如图1所示，根据本专利技术的用于制造由复合材料制成的壳体的方法通过使用提花织机5进行编织来生产纤维织构100，在该提花织机5上，一束经纱股线或经线20和40被布置成多层，经线由纬纱股线或纬线30连接。
[0030]纤维织构是由三维编织而成的。这里所说的“三维编织”或“3D编织”指的是一种编织方法，其中至少一些纬线将经线缠绕在几层经线上，反之亦然。纤维织构可具有互锁编织。所谓“互锁”编织，这里指的是每层纬线结合几层经线的编织，同一纬线列中的所有线在编织平面上的运动相同。其他编织也是可以想象的。所使用的纱线尤其可以是由碳、玻璃或碳化硅纤维制成的纱线。
[0031]如图2所示，纤维织构100具有条带形状，在与经纱股线20和40的行进方向相对应的纵向X上纵向延伸，并且在横向Y上在第一横向边缘和第二横向边缘101和102之间横向或侧向延伸，该横向Y对应于纬纱股线30的方向。纤维织构在近端部分110和远端部分120之间的确定长度L
100
上纵向X延伸，近端部分110旨在在成型工具上形成纤维预制件的缠绕起点，远端部分120旨在形成纤维预制件的缠绕终点。
[0032]纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种纤维织构(100)，所述纤维织构具有条带形状，该条带形状沿纵向(X)在近端部分(110)和远端部分(120)之间延伸确定长度(L
100
)，并且沿横向(Y)在第一横向边缘(101)和第二横向边缘(102)之间延伸确定宽度(l
100
)，所述纤维织构具有沿纵向延伸的多个经纱股线层(20、40)和沿横向延伸的多个纬纱股线层(30)之间的三维或多层编织，所述纤维织构(100)包括第一纵向部分和第二纵向部分(130、150)，每个纵向部分沿纵向(X)延伸所述纤维织构的确定长度，并且沿横向(Y)在从所述第一横向边缘或第二横向边缘(101、102)开始延伸一定宽度，所述宽度小于所述纤维织构的确定宽度，所述第一纵向部分和第二纵向部分(130、150)各自包括由碳纤维构成的经纱股线(20)和纬纱股线(30)，所述纤维织构还包括存在于所述第一部分和第二部分之间的中间部分(140)，其特征在于，所述中间部分中存在的经纱股线的至少一部分是由碳纤维长丝(41)和玻璃纤维长丝(42)构成的混合经纱股线。2.根据权利要求1所述的纤维织构，其中，所述中间部分(140)包括混合经纱股线(40)，所述混合经线股线的尺寸大于存在于所述第一纵向部分(130)和所述第二纵向部分(150)中的经纱股线(20)的尺寸。3.根据权利要求1或2所述的纤维织构，其中，所述混合经纱股线(40)包含10％至90％的玻璃纤维长丝(41)。4.一种用于航空壳体(810)的纤维预制件(60)，包括绕根据权利要求1至3中任一项所述的纤维织构(100)缠绕几圈的线圈，所述纤维织构的中间部分(140)形成保持区域预制件。5.一种由复合材料制成的燃气轮机壳体(810)，包括由根据权利要求4所述的纤维预...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴普蒂斯特，
申请(专利权)人：赛峰航空器发动机，
类型：发明
国别省市：