BR102015024374A2

BR102015024374A2 - artigo compósito e método para preparação de um artigo compósito de mecanismo motor de turbina a gás

Info

Publication number: BR102015024374A2
Application number: BR102015024374A
Authority: BR
Inventors: Christopher Madsen; Dong-Jin Shim; Douglas Duane Ward; Ian Francis Prentice; Nicholas Joseph Kray; Sultan Shair; Xiaomei Fang
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2014-09-23
Filing date: 2015-09-22
Publication date: 2016-10-04
Also published as: EP3002111A1; CN105937412A; US10589475B2; US20160201478A1; CN113623016A; CN113623016B; EP3002111A8

Abstract

artigo compósito e método para preparação de um artigo compósito de mecanismo motor de turbina a gás. trata-se de um artigo compósito de mecanismo motor de turbina a gás que tem um aerofólio de artigo compósito que se estende para fora para uma raiz de artigo para uma ponta de aerofólio de artigo. dentro do aerofólio de artigo está um núcleo que inclui aerofólio de núcleo afixado a uma raiz de núcleo que inclui uma cauda de andorinha de núcleo. uma camada trançada tridimensional exterior contínua inclui estopas de material compósito trançado que são trançadas no núcleo e a camada trançada cobre todo o aerofólio de núcleo e a raiz de núcleo. o núcleo pode ser um mandril inflável ou um núcleo compósito produzido a partir de um material compósito. o núcleo pode incluir reforços tais como uma viga i ou vigas de caixão de corte transversal retangular ocas. um método para fabricação de um artigo inclui trançar uma camada trançada tridimensional exterior contínua que inclui estopas de material compósito trançado no núcleo que inclui cobrir todo o aerofólio de núcleo e a raiz de núcleo com a camada trançada tridimensional exterior contínua.

Description

ARTIGO COMPÓSITO E MÉTODO PARA PREPARAÇÃO DE UM ARTIGO COMPÓSITO DE MECANISMO MOTOR DE TURBINA A GÁS” Antecedentes da Invenção Campo da Invenção [001] A invenção refere-se a lâminas e pás compósitas de mecanismo motor de turbina a gás e, particularmente, a métodos para fabricação de tais lâminas e pás que tenham aerofólios e raízes de cauda de andorinha e artigos produzidos a partir dos mesmos.

Descrição de Técnica Relacionada [002] Os mecanismos motores de turbina a gás de desvio do tipo turbo-ventilador incluem, de modo geral, um compressor de reforçador e ventilador dianteiro, um mecanismo motor de núcleo médio, e uma turbina de potência de pressão baixa traseira. Uma turbina de pressão baixa aciona rotacionalmente o compressor ventilador e reforçador por meio de um eixo de pressão baixa, todos os quais formam o rotor de pressão baixa. Os aerofólios compósitos foram desenvolvidos para e usados em lâminas e em pás de estator em tais compressores de ventiladores e reforçadores ou de pressão baixa. Tais lâminas e pás frequentemente têm aerofólios conectados ás raízes de cauda de andorinha para montagem às porções de rotor ou de estator respectivamente do mecanismo motor.

[003] O trançamento tridimensional (3-D) é um processo conhecido para formar pré-formas por intercruzamento contínuo de fibras. Durante o processo de trançamento 3-D, uma pluralidade de carreadores de fibra em um arranjo de matriz é movida simultaneamente através de uma superfície carreadora. Uma fibra que se estende a partir de cada membro carreador e é intercruzada com fibras a partir de outros membros carreadores conforme os mesmos são movidos simultaneamente. As fibras são recolhidas acima da superfície carreadora por meios adequados. O processo de trançamento 3-D é caracterizado por uma ausência de planos de delaminação na pré-forma e resulta em um artigo compósito resistente a crescimento, fratura, resistente quando a pré-forma é impregnada com resina (tal como epóxi), metal ou outros materiais de matriz conhecidos. A Patente n- U.S. 3.426.804 de Bluck, expedida em 11 de fevereiro de 1969, e a Patente n- U.S. 4.312.761 de Florentine, expedida em 26 de janeiro de 1982, ilustram máquinas para trançamento de uma pré-forma de artigo 3-D com o uso de carreadores de fibra em uma matriz retangular, em fileira e coluna ou uma matriz de anel concêntrico, circular.

[004] É conhecida a fabricação de lâminas e pás de mecanismo motor de turbina a gás de aeronave que têm aerofólios conectados às raízes de cauda de andorinha a partir de materiais compósitos. As lâminas e pás compósitas oferecem redução de peso, o que é altamente desejável. É desejável ter uma lâmina ou pá forte com um processo para fabricação de uma pré-forma de fibra trançada 3-D que tem um aerofólio e uma raiz de cauda de andorinha integral.

[005] É altamente desejável ter uma lâmina ou pá compósita com pelo menos um aerofólio compósito integral e pá que inclui uma camada exterior de material trançado. É altamente desejável ter uma pré-forma de lâmina ou pá compósita com uma camada exterior de material trançado. É altamente desejável ter um método para produzir uma pré-forma de lâmina ou pá compósita com uma camada exterior contínua de matéria trançado sobre o aerofólio e cauda de andorinha em que o processo de trançamento é automatizado e a cauda de andorinha fornece um recurso de afixação para aplicações de grande tensão.

Descrição Resumida da Invenção [006] Um artigo compósito de mecanismo motor de turbina a gás inclui um aerofólio de artigo compósito afixado a uma raiz de artigo e tem lados de pressão e de sucção de lâmina de artigo que se estendem para fora em uma direção ao longo da extensão a partir de uma base de aerofólio de artigo ou a raiz de artigo para uma ponta de aerofólio de artigo. O aerofólio de artigo compósito se estende entre as bordas anterior e posterior de artigo separado ao longo da corda e a raiz de artigo inclui uma cauda de andorinha de artigo integral. Um núcleo inclui um aerofólio de núcleo afixado a uma raiz de núcleo que inclui uma cauda de andorinha de núcleo e o aerofólio de núcleo inclui lados de pressão e de sucção de núcleo que se estendem para fora na direção ao longo da extensão a partir de uma base de aerofólio de núcleo ou raiz de núcleo para uma ponta de núcleo e é localizado dentro do aerofólio de artigo compósito. Uma camada trançada tridimensional (3-D) exterior contínua que inclui estopas de material compósito trançado é trançada no núcleo e cobre todo o aerofólio de núcleo e a raiz de núcleo.

[007] O núcleo pode incluir um mandril inflável. O núcleo pode ser um núcleo compósito produzido a partir de material compósito. O acolchoamento ou dobras de inserção podem ser dispostos no interior da camada trançada. O núcleo pode incluir reforços que têm uma viga I ou vigas de caixão de corte transversal retangular oco. O espaço oco entre as vigas e o invólucro do núcleo compósito de lâmina pode ser preenchido com um enchimento ou espuma de peso leve.

[008] O aerofólio de artigo compósito pode se estender para fora em uma direção ao longo da extensão a partir de uma raiz interna de artigo para uma raiz externa de artigo na ponta de aerofólio de artigo, o núcleo pode incluir raízes interna e externa de núcleo formadas integralmente com o aerofólio de núcleo, e a camada trançada contínua exterior tridimensional (3-D) pode cobrir todo o aerofólio de núcleo e as raízes interna e externa de núcleo.

[009] Um método para fabricação de um artigo compósito de mecanismo motor de turbina a gás inclui trançamento de uma camada trançada contínua exterior tridimensional (3-D) que inclui estopas de material compósito trançado em um núcleo, sendo que o núcleo inclui um aerofólio de núcleo afixado a uma raiz de núcleo, e a raiz de núcleo inclui uma cauda de andorinha de núcleo. O aerofólio de núcleo inclui lados de pressão e de sucção de núcleo que se estendem para fora na direção ao longo da extensão a partir de uma base de aerofólio de núcleo ou raiz de núcleo para uma ponta de núcleo e é localizado dentro do aerofólio de artigo compósito. O trançamento inclui cobrir todo o aerofólio de núcleo e a raiz de núcleo com a camada trançada tridimensional (3-D) exterior contínua.

[010] O trançamento pode incluir sobretrançamento para fabricar porções de sobretrança de topo e de fundo da camada trançada externa contínua. O método pode incluir adicionalmente aparar na direção contrária das porções de sobretrança de topo e de fundo e, então, injetar resina na camada trançada para, depois, curar o artigo compósito. O núcleo pode ser removido antes ou depois da cura ou pode permanecer dentro da parte.

Breve Descrição dos Desenhos [011] Os aspectos supracitados e outros recursos da invenção são explicados na descrição a seguir, tomada em combinação com os desenhos anexos em que: A Figura 1 é uma ilustração de vista em perspectiva de uma lâmina compósita que tem um aerofólio integral e uma raiz de cauda de andorinha com uma camada trançada externa contínua. A Figura 2 é uma ilustração de vista em corte transversal de um núcleo ou mandril compósito para trançamento de uma camada trançada externa contínua para o aerofólio integral e para a raiz de cauda de andorinha ilustrados na Figura 1. A Figura 3 é uma ilustração de vista em corte transversal de uma pré-forma para fabricação da lâmina compósita ilustrados na Figura 1. A Figura 4 é uma ilustração de vista em corte transversal através de uma seção de aerofólio da pré-forma através de 4-4 na Figura 3. A Figura 5 é uma ilustração de vista em corte transversal através de uma seção de raiz da pré-forma através de 5-5 na Figura 3. A Figura 6 é uma ilustração de vista em perspectiva em diagrama de uma máquina e método de trançamento do trançamento do mandril para formar a pré-forma ilustrada na Figura 3. A Figura 6A é uma ilustração de vista em perspectiva em diagrama aumentada de uma trama triaxial de estopas de fibra ilustrada na Figura 6. A Figura 7 é uma ilustração de vista em corte transversal de uma pré-forma com um primeiro núcleo alternativo para fabricação da lâmina compósita ilustrada na Figura 1. A Figura 8 é uma ilustração de vista em corte transversal de uma pré-forma com um segundo núcleo alternativo para fabricação da lâmina compósita ilustrada na Figura 1. A Figura 9 é uma ilustração de vista em perspectiva de uma lâmina ou pá compósita com raízes de cauda de andorinha interna e externa. A Figura 10 é uma ilustração de vista em corte transversal de um núcleo para fabricação da lâmina ou pá compósita ilustrada na Figura 9.

Descrição Detalhada da Invenção [012] Ilustrada na Figura 1 está uma lâmina 10 rotacionável de mecanismo motor de turbina a gás que tem um aerofólio 12 de lâmina compósita formado integralmente com uma raiz de lâmina 20. A raiz de lâmina 20 pode incluir um cabo de lâmina 21 entre o aerofólio 12 de lâmina compósita e a raiz de lâmina 20. A lâmina 10 tem uma camada trançada contínua exterior tridimensional (3-D) 14 feita pelo menos em parte trançando-se estopas de material compósito 126 em um núcleo 24 que pode ser um mandril inflâvel 18 ou um núcleo compósito de lâmina 30, como ilustrado na Figura 6. O trançamento é ilustrado na Figura 6. Nota-se que uma lâmina e método para produção da lâmina são descritos no presente documento, entretanto, o artigo e método para fabricação do artigo também se aplicam a uma pá que tem um aerofólio compósito formado integralmente com uma raiz.

[013] Com referência à Figura 1, o aerofólio de lâmina 12 inclui lados de pressão e de sucção de lâmina 41,43 que se estendem para fora em uma direção ao longo da extensão S a partir da base de aerofólio de lâmina 19 ou raiz de lâmina 20 ao longo de uma extensão S para uma ponta de aerofólio de lâmina 47. Os lados de pressão e de sucção de lâmina exemplificativos 41, 43 ilustrados no presente documento são côncavo e convexo respectivamente. O aerofólio de lâmina 12 se estende ao longo de uma corda C entre bordas anterior e posterior LE, TE de lâmina separadas ao longo da corda. A espessura do aerofólio de lâmina 12 varia tanto na direção ao longo da extensão quanto na direção ao longo da corda C, S e se estende entre os lados de pressão e de sucção de lâmina 41,43. A raiz de lâmina 20 inclui uma cauda de andorinha de lâmina integral 28 para montar a lâmina 10 a um disco ou tambor de rotor de mecanismo motor de turbina a gás.

[014] A cauda de andorinha de lâmina 28 inclui lados de pressão e de sucção de cauda de andorinha 141, 143 que correspondem aos lados de pressão e de sucção de lâmina 41,43 respectivamente. A cauda de andorinha de lâmina 28 inclui adicionalmente bordas anterior e posterior DLE, DTE de cauda de andorinha que correspondem às bordas anterior e posterior LE, TE de lâmina, respectivamente.

[015] Ilustrado nas Figuras 2 a 4 está o núcleo 24 (que pode ser o núcleo compósito de lâmina 30) que opera como e representa o mandril 18 conforme usado durante o método de fabricação da lâmina. No caso de um núcleo compósito de lâmina 30, o mesmo pode permanecer dentro da lâmina 10 quando ο processo ou método é finalizado. Em tal uma realização, o núcleo compósito de lâmina 30 serve como o mandril 18 durante o processo de trançamento ilustrados na Figura 6. O núcleo 24 inclui um aerofólio de núcleo 22 que tem lados de pressão e de sucção de núcleo 31, 33 que se estendem para fora em uma direção ao longo da extensão a partir de uma base de aerofólio de núcleo 39 ou raiz de núcleo 40 ao longo de uma extensão de núcleo S para uma ponta de núcleo 36. A raiz de núcleo 40 inclui uma cauda de andorinha de núcleo 38. Os lados de pressão e de sucção de núcleo exemplificativos 31, 33 ilustrados no presente documento são côncavo e convexo respectivamente. O aerofólio de núcleo 22 se estende ao longo de uma corda C entre bordas anterior e posterior MLE, MTE de núcleo separadas ao longo da corda. A espessura do aerofólio de núcleo 22 varia em tanto na direção ao longo da extensão quanto na direção ao longo da corda C, S e se estende entre os lados de pressão e de sucção de núcleo 31,33.

[016] Com referência às Figuras 2 a 5 a cauda de andorinha de núcleo 38 inclui lados de pressão e de sucção de cauda de andorinha 131, 133 que corresponde aos lados de pressão e de sucção de núcleo 31, 33 respectivamente. A cauda de andorinha de núcleo 38 inclui adicionalmente bordas anterior e posterior CDLE, CDTE de cauda de andorinha de núcleo que corresponde às bordas anterior e posterior MLE, MTE de núcleo respectivamente. A raiz de cauda de andorinha 38 inclui um fundo de cauda de andorinha de núcleo 42.

[017] Ilustrada nas Figuras 3 a 5 está uma pré-forma 80 formada pelo processo de trançamento ilustrado na Figura 6. O núcleo 24 (que pode ser o mandril 18 ou núcleo compósito de lâmina 30) é ilustrado disposto dentro da pré-forma 80 em linha tracejada para propósitos de comparação. A pré-forma 80 inclui um aerofólio de pré-forma 82 que tem lados de pressão e de sucção de pré-forma 81, 83 que se estendem para fora em uma direção ao longo da extensão a partir de uma base de aerofólio de pré-forma 89 ou raiz de pré-forma 90 ao longo de uma extensão de pré-forma S para uma ponta de pré-forma 86. A raiz de pré-forma 90 inclui uma cauda de andorinha de pré-forma 98. Os lados de pressão e de sucção de pré-forma exemplificativos 81, 83 ilustrados no presente documento são côncavo e convexo respectivamente. O aerofólio de pré-forma 82 se estende ao longo de uma corda C entre bordas anterior e posterior PLE, PTE de pré-forma separadas ao longo da corda. A espessura do aerofólio de pré-forma 82 varia em tanto na direção ao longo da extensão quanto na direção ao longo da corda C, S e se estende entre os lados de pressão e de sucção de pré-forma 81,83. O processo de trançamento inclui sobretrançamento para produção de porções de sobretrança de topo e de fundo 100, 102 da camada trançada externa contínua 14 que podem ser retiradas do resto da pré-forma 80 antes da injeção com resina. Dois processos de injeção exemplificativos podem ser moldagem de transferência de resina RTM ou moldagem de transferência de resina assistida a vácuo VARTM ou outro processo de injeção de resina. Após a injeção, a pré-forma 80 é curada tal como autoclavando-se, prensa aquecida, ou outro processo de cura.

[018] Ilustrada nas Figuras 4 a 5 está uma pré-forma 80 com um núcleo compósito de lâmina sólido 30 disposto dentro da pré-forma 80 e circundado pela camada trançada externa contínua 14. A Figura 4 é tomada através de um plano que se estende ao longo da corda do aerofólio de lâmina 12 e o aerofólio compósito de núcleo 22 que é ilustrado nas Figuras 4 a 5 como sendo sólido. A Figura 5 ilustra a raiz de pré-forma 90 como sendo sólido e parte do núcleo compósito de lâmina sólido 30 disposto dentro da pré-forma 80 e circundado pela camada trançada externa contínua 14 cauda de andorinha de pré-forma A Figura 5 também ilustra adicionalmente a porção de sobretrança de fundo 102 e a raiz de pré-forma 90 e a cauda de andorinha de pré-forma 98. O núcleo compósito de lâmina sólido 30 pode ser produzido a partir de unitape ou fabrix.

[019] Unitape é um material de fita unidirecional e uma matriz de resina epóxi. Uma discussão desse e outros materiais adequados é encontrado no “Engineering Materials Handbook” por ASM INTERNATIONAL, 1987, 1989 ou edições posteriores. Os materiais compósitos discutidos no presente documento são produzidos a partir de um material não-metálico que contém uma fibra tal como um carbonáceo, sílica, metal, óxido metálico, ou fibra cerâmica embebida em um material de resina tal como Epóxi, PMR15, BMI, PEEU, Silicon, etc. As fibras são alinhadas unidirecionalmente em uma fita que é impregnada com uma resina e formada em um formato de parte. Posteriormente, é curado por meio de um processo de autoclavagem ou moldagem de prensa para formar um artigo relativamente homogêneo, enrijecido e leve que tem laminados ou dobras dentro. As dobras são geralmente todas produzidas a partir de um material de dobra de filamento de fibra unidirecional, preferencialmente uma fita, conforme as mesmas são frequentemente referidas, disposta geralmente com o objetivo de estender e usado para formar o aerofólio de núcleo 22. Uma camada superposta de dobra revelado em 5.375.978 é referida como uma sequência de camada superposta quasi isotrópica padrão de grau 0, grau +45, grau 0, grau 45 de orientações de fibra com as dobras que tem os formatos de dobra numerosos.

[020] Ilustradas nas Figuras 7 a 8 estão na primeira e segunda construções alternativas respectivamente para o núcleo compósito de lâmina 30. Os núcleos compósitos de lâmina 30 ilustrados nas Figuras 7 e 8 são ocos e têm reforços 110. O enrijecedor ilustrado na Figura 7 é uma viga I 112 e o enrijecedor ilustrado na Figura 8 inclui vigas de caixão de corte transversal retangulares ou quadradas ocas 114. Um espaço oco 118 entre as vigas e um invólucro 120 do núcleo compósito de lâmina 30 pode ser preenchido com um enchimento tal como espuma frequentemente usada em artigos compósitos tal como lâminas e pás.

[021] O núcleo compósito de lâmina 30 pode incluir, mas não se limita, lavar o material ou material compósito inconstante, ou um material compósito pré-curado. O material lavado é quimicamente removido da lâmina ou da pré-forma. O material inconstante permanece na lâmina quando a mesma está no final de ser fabricada e está instalada no mecanismo motor em que a mesma permanece durante a operação do mecanismo motor. Se o núcleo 24 é um mandril inflável então o mandril inflável pode ser removido antes ou depois da cura. A lâmina pode incluir recursos não trançados adicionais, tais como acolchoamento ou dobras de inserção ou elementos de enrijecimento que são dispostos no interior da camada trançada. As dobras de inserção podem ser usadas para construir a área de raiz entre o núcleo e a camada trançada.

[022] As Figuras 6 e 6A ilustram um aparelho de trançamento 104 e método para fabricação de uma pré-forma de lâmina compósita de espessura não uniforme tal como a pré-forma 80 ilustrada nas Figuras 3 a 5. Um aparelho de trançamento é revelado na Patente N- U.S. 8.061.253 por Wybrow, que foi expedida em 22 de novembro de 2011, intitulada “Composite Spars”, e que está incorporada no presente documento a título de referência em sua totalidade. O aparelho 104 inclui uma máquina de trançamento 121, uma lançadeira de posição variável 142 e um mandril não cilíndrico 140 tal como o mandril inflável ou núcleo descrito acima. Uma máquina de trançamento exemplificativa é uma máquina de trançamento Herzog.TM. RF1/192100 disponível junto à Herzog Maschinenfabrik GmbH & Co. KG, Am Alexanderhaus 160, D26127, Oldenburg, Alemanha [9].

[023] A máquina de trançamento 121 inclui um tambor rotacionável 122 mediante o qual uma pluralidade de bobinas 124 é montada. Apenas oito de tais bobinas 124 são ilustradas por razões de clareza. Na prática, entretanto, muitas mais tais bobinas podem ser fornecidas. Na operação, o tambor rotacionável 122 é acionado para rotacionar ao redor de um eixo geométrico cilíndrico 144 por um dispositivo controlador/acionador 130, que pode incluir um motor elétrico operado mediante o controle de um sistema de controle computadorizado (não mostrado). As bobinas 124 se movem independentemente de carreadores e um padrão em formato de S ao redor da circunferência do núcleo 24 que se move de um carreador para o próximo. As bobinas 124 são carregadas com várias estopas que contém fibra 126 que são trançadas para produzir um componente compósito de espessura não-uniforme 152 tal como a pré-forma compósita 80 ilustrada nas Figuras 3 a 5.

[024] As estopas de fibra 126 são are enroscadas através de um guia de trançamento 128 e afixadas temporariamente ao mandril não cilíndrico 140 ou ao núcleo 24. O mandril não cilíndrico 140 ou o núcleo 24 é acoplado à lançadeira de posição variável 142, de modo que quando a lançadeira de posição variável 142 é operada, a posição relativa do mandril não cilíndrico 140 ou do núcleo se move lateralmente cm relação à direção da máquina de trançamento 121 ao longo da direção do eixo geométrico144. A lançadeira 142 é afixada ao fundo de cauda de andorinha de núcleo 42. O mandril não cilíndrico 140 ou o núcleo é produzido a partir de um material que é adequadamente leve e enrijecido que pode ser sustentado em cada extremidade sem se dobrar.

[025] Durante a operação, conforme o tambor rotacionável 122 rotaciona, o mandril não cilíndrico 140 ou o núcleo 24 é movido lateralmente ao longo do eixo geométrico cilíndrico 144 e as estopas de fibra 126 são trançadas juntas sobre a superfície do mandril não cilíndrico 140 ou do núcleo 24 para formar dobras trançadas 150 para formar a camada trançada 14. Esse processo pode ser repetido sobretrançando-se uma ou mais camadas adicionais das camadas de dobra trançada de lâmina, por exemplo, embora o movimento do mandril não cilíndrico 140 ou núcleo 24 esteja em uma direção oposta. Movimentado-se o mandril não cilíndrico, por exemplo, em uma velocidade constante ao longo do eixo geométrico cilíndrico 144 embora deposite as estopas de fibra 126 também em uma velocidade constante, a dobra trançada de lâmina 150 é conferida com uma espessura variante ao longo de ser comprimento na direção do eixo geométrico cilíndrico 144 devido à variação nas dimensões radiais do mandril não cilíndrico. Isso permite que uma dobra trançada de lâmina de espessura não uniforme 150 seja produzida.

[026] A dobra trançada pode compreender uma trama triaxial 156, como ilustrado na Figura 6A, em que estopas de fibra 126 são dispostos em ângulos de trança de graus -t-P, 0, e -P tal como graus +45. Graus 0, e graus 45 com relação ao eixo geométrico cilíndrico 144 com o objetivo de fornecer resistência torcional ideal.

[027] A camada trançada contínua exterior tridimensional (3-D) 14 é estabelecida pelo trançamento das estopas de material compósito 126 no núcleo 24 que inclui todo o aerofólio de núcleo 22 e seus lados de pressão e de sucção de núcleo 31, 33 para baixo para a raiz de núcleo 40 e cobre a cauda de andorinha de lados de pressão e de sucção de núcleo 131, 133 e a cauda de andorinha de núcleo bordas anterior e posterior CDLE, CDTE. O trançamento inclui sobretrançamento no topo e no fundo para formar as porções de sobretrança de topo e de fundo 100, 102.

[028] A Figura 9 ilustra uma pá ou lâmina rotacionável de mecanismo motor de turbina a gás de aeronave compósita 210 que tem uma lâmina compósita aerofólio 212 integralmente formada com as raízes interna e externa de lâmina 220, 222. A pá ou lâmina 210 tem uma camada trançada contínua exterior tridimensional (3-D) 214 feita em parte trançando-se estopas de material compósito em um núcleo compósito como ilustrado na Figura 6. O aerofólio de lâmina 212 inclui lados de pressão e de sucção de lâmina 241,243 que se estendem para fora em uma direção ao longo da extensão a partir de uma base de aerofólio de lâmina 219 ou da raiz interna de lâmina 220 ao longo de uma extensão S para uma ponta de aerofólio de lâmina 247 ou para a raiz externa de lâmina 222 na ponta de aerofólio de lâmina 247. Os lados de pressão e de sucção de lâmina exemplificativos 241, 243 ilustrados no presente documento são côncavo e convexo respectivamente. O aerofólio 212 se estende ao longo de uma corda C entre bordas anterior e posterior LE, TE de lâmina ou pá separadas ao longo da corda. A espessura do aerofólio 212 varia em tanto na direção ao longo da extensão quanto na direção ao longo da corda C, S e se estende entre os lados de pressão e de sucção 241,243. Cada uma dentre as raízes interna e externa 220, 222 incluem uma cauda de andorinha de lâmina integral 28 que permite que a pá ou lâmina seja montado a um disco ou tambor de rotor de mecanismo motor de turbina a gás ou no caso de uma a pá para estruturas estáticas do mecanismo motor.

[029] Com referência à Figura 10, a pá ou a lâmina rotacionável de mecanismo motor de turbina a gás de aeronave compósita 210 inclui o núcleo 24 e o aerofólio de núcleo 22 conforme descrito acima, tem apenas raízes interna e externa de núcleo 230, 232 integralmente formadas com ou afixadas ao aerofólio de núcleo 22. Cada uma das raízes interna e externa de núcleo 230, 232 inclui uma cauda de andorinha de núcleo 38. A cauda de andorinha de núcleo 38 da raiz externa de núcleo 232 é localizada na ponta de aerofólio de lâmina 247. A cauda de andorinha de núcleo 38 da raiz interna de núcleo 220 é localizada na base de aerofólio de núcleo 39 da base aerofólio de núcleo 22 e inclui o fundo de cauda de andorinha de núcleo 42 ao qual a lançadeira pode ser afixada.

[030] A presente invenção foi descrita de maneira ilustrativa. Deve-se entender que a terminologia, que foi usada, destina-se a estar em sua natureza de palavras de descrição, em vez de limitação. Embora tenha sido descrito no presente documento, o que se considera como realizações exemplificativas e preferenciais da presente invenção, outras modificações da invenção devem estar aparentes àqueles versados na técnica a partir dos ensinamentos no presente documento e deseja-se, portanto, que sejam asseguradas nas reivindicações anexas todas essas modificações, uma vez que sejam abrangidas pelo verdadeiro espírito e escopo da invenção.

[031] Deseja-se que a invenção, conforme definida e diferenciada nas reivindicações a seguir, seja assegurada por Cartas Patente dos Estados Unidos.

Reivindicações

Claims

1. ARTIGO COMPÓSITO de mecanismo motor de turbina a gás, caracterizado pelo fato de que compreende: um aerofólio de artigo compósito afixado a uma raiz de artigo, o aerofólio de artigo compósito inclui lados de pressão e de sucção de lâmina de artigo que se estendem para fora em uma direção ao longo da extensão de uma base de aerofólio de artigo ou da raiz de artigo para uma ponta de aerofólio de artigo, o aerofólio de artigo compósito que se estende entre as bordas anterior e posterior de artigo separado ao longo da corda, e a raiz de artigo que inclui uma cauda de andorinha de artigo integral, um núcleo que inclui aerofólio de núcleo afixado a uma raiz de núcleo que inclui uma cauda de andorinha de núcleo, o aerofólio de núcleo inclui lados de pressão e de sucção de núcleo que se estendem para fora na direção ao longo da extensão a partir de uma base de aerofólio de núcleo ou raiz de núcleo para uma ponta de núcleo e localizado dentro do aerofólio de artigo compósito, uma camada trançada tridimensional exterior contínua que inclui estopas de material compósito trançado trançadas no núcleo, e a camada trançada tridimensional exterior contínua cobre todo o aerofólio de núcleo e a raiz de núcleo.

2. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o núcleo que inclui um mandril inflável.

3. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o núcleo que é um núcleo compósito produzido a partir de um material compósito.

4. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente acolchoamento ou dobras de inserção dispostos no interior da camada trançada.

5. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o núcleo que inclui reforços.

6. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente reforços que incluem uma viga I ou vigas de caixão de corte transversal retangular ocas.

7. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um espaço oco entre as vigas e um invólucro do núcleo compósito de lâmina preenchido com um enchimento ou espuma.

8. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: o aerofólio de artigo compósito afixado a uma raiz interna de artigo e a uma raiz externa de artigo em que a raiz interna de artigo é a raiz de artigo, 0 aerofólio de artigo compósito que se estende para fora em uma direção ao longo da extensão a partir da raiz interna de artigo para a raiz externa de artigo na ponta de aerofólio de artigo, 0 núcleo que inclui raízes interna e externa de núcleo integralmente formadas com o aerofólio de núcleo em que a raiz interna de núcleo é a raiz de núcleo, e a camada trançada tridimensional exterior contínua que cobre todo o aerofólio de núcleo e as raízes interna e externa.

9. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: 0 núcleo que é um núcleo compósito produzido a partir de material compósito, o núcleo que inclui reforços, e os reforços que incluem uma viga I ou vigas de caixão de corte transversal retangular ocas.

10. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um espaço oco entre as vigas e um invólucro do núcleo compósito de lâmina preenchido com um enchimento ou espuma.

11. MÉTODO PARA PREPARAÇÃO DE UM ARTIGO COMPÓSITO DE MECANISMO MOTOR DE TURBINA A GÁS, caracterizado pelo fato de que o método compreende: trançar uma camada trançada tridimensional exterior contínua que inclui estopas de material compósito trançado em um núcleo, o núcleo que inclui aerofólio de núcleo afixado a uma raiz de núcleo e a raiz de núcleo inclui uma cauda de andorinha de núcleo, o aerofólio de núcleo inclui lados de pressão e de sucção de núcleo que se estendem para fora na direção ao longo da extensão a partir de uma base de aerofólio de núcleo ou raiz de núcleo para uma ponta de núcleo e localizado dentro do aerofólio de artigo compósito, e o trançamento inclui cobrir todo o aerofólio de núcleo e a raiz de núcleo com a camada trançada tridimensional exterior contínua.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o trançamento que inclui sobretrançamento para fabricar porções de sobretrança de topo e de fundo da camada trançada externa contínua.

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente aparar na direção contrária das porções de sobretrança de topo e de fundo, então injetar resina na camada trançada, e então, curar o artigo compósito.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente remover o núcleo antes ou depois da cura