本发明专利技术公开了一种由复合材料制成的涡轮发动机叶片(10)，该复合材料包括通过将第一多个纱线和第二多个纱线编织在一起形成的纤维增强材料，所述第一多个纱线中的纱线设置在连续层中并沿纤维毛坯的纵向方向延伸，该纵向方向对应于叶片(10)的纵向方向，所述纤维增强材料由基质致密化。叶片包括沿其纵向方向延伸的一个或多个内部通道(21、22、23)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有内部通道的涡轮发动机叶片。
技术介绍
为降低噪音以及叶片根部的紊流，已知可以在叶片中形成内部通道，这些通道在叶片的根部附近和顶部附近打开。这些内部通道由此形成吸/吹装置，该吸/吹装置在与叶片根部同一水平处引入(吸入)空气，并在与叶片顶部同一水平处将空气排出(吹出)，由此使得转子附近的边界层的一部分能够被吸收。具有这些吸/吹装置的叶片通常由金属材料制成，其中在叶片的整体上掏挖出内部通道。然而，在金属材料叶片中加工内部通道是很困难的，只有当叶片形状相对简单时才可实现。特别地，在具有扭曲形状的金属叶片中不可能加工内部通道。为获得重量更轻的叶片，已知可以使用复合材料制造叶片，即，使得结构的部件包括由基质致密化的纤维增强材料。通常使用的技术包括形成一堆预浸溃的单向片材或者板材(覆盖)，这些单向片材或板材置于模具中并且连续的板材朝向不同的方向，然后在高压釜中进行压缩和聚合。在另一种更新的能提供更好性能的技术中，叶片通过先三维编织纤维预制件，然后使用基质对预制件进行致密化而制成。文件EP1526285描述了制造这种叶片的方法。然而，已知的复合材料叶片不包括内部通道。在复合材料叶片中加工内部通道会破坏叶片的性能和强度。钻出一个或多个通道特别可能会导致某些增强纱线被破坏甚至折断，由此打断力传递路径，损害纤维增强材料的内聚力，这些路径由增强纱线形成。虽然如此，复合材料叶片代表着未来的解决方案，特别是因为它们的重量轻，并且机械性能优良。
技术实现思路
因此，希望涡轮发动机的涡轮和压缩机能够具有复合材料叶片，这些叶片包括一个或多个内部通道，并同时具有所需要的机械性能。还希望这种叶片具有相对复杂的形状，例如扭曲的形状。为此，本专利技术提供了使用复合材料制造涡轮发动机叶片的方法，所述复合材料包括由基质致密化的纤维增强材料，所述方法包括-通过将第一多个纱线和第二多个纱线编织在一起形成纤维毛坯，所述第一多个纱线中的纱线设置在连续层中并沿纤维毛坯的纵向方向延伸，该纵向方向对应于将要制造的叶片的纵向方向；-成形所述纤维毛坯，以获得将要制造的叶片的预制件；以及-通过将所述预制件浸溃在含有所述基质的材料前体的液体组合物中使所述预制件致密化，以获得具有纤维增强材料的叶片，所述纤维增强材料由所述预制件构成，并通过所述基质而被致密化。在所述方法中，位于所述纤维毛坯的内部部分中的所述第一多个纱线中的至少一层纱线包括一个或多个牺牲材料的纱线，所述牺牲材料的纱线在所述预制件被致密化之后去除，以在所述叶片中形成一个或多个内部通道。因此，通过本专利技术的方法，可以制造具有内部通道的复合材料叶片，并同时保留叶片结构的机械完整性。在本专利技术的方法中，通道的形成不破坏通道附近的增强纱线的连续性。此外，由于牺牲纱线在对纤维毛坯成形之前就包括在增强材料中，可以制造同样包括内部通道的具有复杂形状的叶片，特别是具有扭曲形状的叶片。特别地，但是非唯一地，牺牲材料可以选自下列材料中的至少一种热熔材料，如聚醋酸乙烯酯或聚乙烯；及 适于被溶剂(水，醇，等)溶解的材料，如可溶聚合物，例如聚乙烯醇(PVA)。在本专利技术的一个方面，纤维毛坯通过在多个层上三维编织至少与第一多个纱线中的纱线连接在一起的第二多个纱线中的纱线制成。三维编织可以为多层编织，编织类型选自以下编织法中的至少一种缎织、多层缎织、多层平织及两面编织。特别地，第一多个纱线中除了牺牲材料的纱线之外的纱线以及第二多个纱线中的纱线可以为陶瓷纱线或碳纱线。牺牲材料的纱线的重量根据将要在叶片中制造的内部通道的尺寸决定。本专利技术还提供由包含纤维增强材料的复合材料制成的涡轮发动机叶片，该纤维增强材料通过将第一多个纱线和第二多个纱线编织在一起而获得，所述第一多个纱线中的纱线设置在连续层中并沿纤维毛坯的纵向方向延伸，该纵向方向对应于将要制造的叶片的纵向方向，所述增强材料通过基质被致密化，叶片包括一个或多个沿所述叶片的纵向方向延伸的内部通道。特别地，叶片可以具有扭曲的形状。在本专利技术的一个方面，叶片由具有有机基质的复合材料制成。叶片的翼面也可以具有厚度可变的剖面。本专利技术还提供涡轮发动机，其安装有本专利技术的叶片，或使用如上限定的方法制造的叶片。附图说明通过参照以下参照附图进行的非限制性说明，可以更好地理解本专利技术。图I为由复合材料制成并包括内部通道的涡轮发动机叶片的透视图；图2为在制造用于如图I所示叶片的纤维预制件中所用的三维编织的纤维毛坯的详细示意图；图3和4示出了从图2所示的纤维毛坯开始制造用于如图I所示叶片的纤维预制件的连续步骤；图5为如图2所示的叶片的展开平置的截面图，表示叶片的外形；图6为能够获得图5所示类型的剖面的一组经纱层的截面图；和图7A和7B为经向截面图，不出了用于编织图2所不纤维毛还的一种方式。具体实施例方式本专利技术适用于各种类型的涡轮发动机叶片，特别是各种燃气涡轮轴的压缩机叶片和涡轮叶片，如低压(LP)涡轮的转子叶轮叶片，例如图I中所示的叶片。图I中的叶片10以公知的方式包括翼面20，由更大厚度部分形成的根部30，例如，根部30具有球茎形状的截面，并且根部30由柄脚32延伸。翼面20沿纵向方向从根部30延伸至顶部20c，并在横截面上呈现出在其前缘20a至其后缘20b之间具有变化厚度的弯曲剖面。通过将根部30接合在形成于涡轮转子(未示出)边缘处的具有互补形状的壳体中，叶片10安装在涡轮转子上。根据本专利技术，叶片10还包括三个内部通道21，22，23，这些通道用于通过根部30吸 入空气，并通过翼面20的顶部20c将空气吹出。图2为纤维毛坯100的详细示意图，叶片纤维预制件可以从纤维毛坯100中成形，由此，在预制件被基质致密化后，可选地，对叶片进行加工，可以获得如图I所示的复合材料叶片。毛坯100通过三维编织或多层编织获得，在成形之后构成叶片的翼面和根部的预制件。毛坯100以条带的形式制成，该条带基本上沿方向X延伸，方向X对应于将要制造的叶片的纵向方向。毛坯100的厚度可变，并根据将要制造的叶片的翼面外形的厚度确定。在将要形成根部预制件的部分，纤维毛坯具有额外厚度103，该额外厚度根据将要制造的叶片的根部的厚度确定。毛坯100具有宽度1，该宽度根据将要制造的叶片的翼面剖面以及根部的展开(平置)长度进行选择。以下详细描述三维编织纤维毛坯100的一种方式。假定使用沿毛坯的纵向方向X，即，将要制造的叶片的纵向方向延伸的经纱进行编织，可以看出使用沿该方向延伸的纬纱进行编织也是可行的。通过使用不同重量的经纱，可以获得增大部分102，该增大部分在毛坯100的宽度上提供厚度的变化。在一变体中，或此外，可以改变经纱的计数(在纬向上每一单元长度中纱线的数量)，更小的计数可以在对预制件进行模塑成形时获得更薄的厚度。因此，如图6所示，为获得如图5所示平面投影的叶片翼面外形，可以使用不同重量和不同计数的三层经纱。在一实施方式中，除了通过下述方式形成内部通道的纱线，所使用的纱线可以是由碳或碳化硅(SiC)制成的，例如，重量(细丝的数量)为0.5K(500根细丝)的纱线。为形成厚度变化102，使用更大重量的纱线，例如，重量为IK的纱线。如果没有IK的纱线，可以通过将两根0. 5K的纱线缠绕在一起来获得。当然，取决于可用纱线的重量，对于将要获得的外形，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】...
【专利技术属性】
技术研发人员：多米尼克·库珀，布鲁诺·杰克斯·杰拉德·达姆布瑞恩，吉恩诺尔·马修，
申请(专利权)人：斯奈克玛，
类型：发明
国别省市：
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