BR112020003874A2 - estrutura fibrosa, pré-forma fibrosa, caixa de motor de turbina a gás, e, motor de turbina a gás de aeronave. - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a uma estrutura fibrosa (100) na forma de uma banda que se estende em longitudinalmente (X) ao longo de um determinado comprimento (L100) entre uma parte proximal (110) e uma parte distal (120) e lateralmente (Y) ao longo de uma determinada largura (l100) entre uma primeira borda lateral (101) e uma segunda borda lateral (102), a dita estrutura fibrosa compreendendo a tecelagem tridimensional ou de múltiplas camadas de uma pluralidade de camadas de fios ou cordões de urdidura se estendendo longitudinalmente e uma pluralidade de camadas de fios e cordões de trama se estendendo lateralmente, distinguida pelo fato de que uma primeira porção rígida (P1) da estrutura fibrosa compreende fios ou cordões de trama de fibra de carbono entre a parte proximal (110) e uma parte intermediária da estrutura fibrosa, e em que uma segunda porção (P2) da estrutura fibrosa compreende fios ou cordões de trama de fibra de vidro entre a parte intermediária e a parte distal.
Description
1 / 14 ESTRUTURA FIBROSA, PRÉ-FORMA FIBROSA, CAIXA DE MOTOR DE TURBINA A GÁS, E, MOTOR DE TURBINA A GÁS DE AERONAVE
[001] A presente invenção refere-se a um processo para fabricação de uma estrutura fibrosa que pode ser usada, em particular, mas não exclusivamente, para formar o reforço fibroso de uma caixa de fan de aeromotor feita de material compósito. Fundamentos da invenção
[002] A fabricação de uma caixa de material compósito começa com a produção de uma estrutura fibrosa na forma de uma banda, a estrutura fibrosa sendo produzida pela tecelagem tridimensional entre uma pluralidade de camadas de fios de urdidura e uma pluralidade de camadas de fios de trama. A estrutura fibrosa obtida desse modo é enrolada por diversas voltas em um molde ou ferramenta que tenha o formato da caixa a ser produzida e mantida entre o molde e os segmentos formando um contramolde, de modo a obter uma pré-forma fibrosa.
[003] Uma vez que a pré-forma fibrosa tenha sido produzida, isto é, no final do enrolamento da estrutura fibrosa, a ferramenta carregando a pré- forma fibrosa é fechada por contramoldes e então transportada para um forno ou fornalha no(a) qual a densificação da pré-forma por uma matriz é realizada, a matriz sendo obtenível, em particular, pela injeção e polimerização de uma resina na pré-forma fibrosa.
[004] As caixas devem prover uma função de contenção, capturando os detritos ingeridos dentro do motor, ou pás ou fragmentos de pás projetados por centrifugação, para impedir que passem pela caixa e atinjam outras partes da aeronave.
[005] As caixas da técnica anterior geralmente realizam essa função satisfatoriamente. Entretanto, ainda há a possibilidade de introduzir mais melhorias na resistência mecânica de certas caixas ao impacto das pás quando a pá é desafixada e projetada na caixa.
2 / 14 Matéria e sumário da invenção
[006] A invenção se refere, de acordo com um primeiro aspecto, a uma estrutura fibrosa com a forma de uma banda que se estende longitudinalmente ao longo de um determinado comprimento entre uma parte proximal e uma parte distal e lateralmente ao longo de uma determinada largura entre uma primeira borda lateral e uma segunda borda lateral, a estrutura fibrosa com uma tecelagem tridimensional ou de múltiplas camadas entre uma pluralidade de camadas de fios ou cordões de urdidura se estendendo longitudinalmente e uma pluralidade de camadas de fios e cordões de trama se estendendo lateralmente, distinguida pelo fato de que uma primeira porção da estrutura fibrosa presente entre a parte proximal e uma parte intermediária da estrutura fibrosa compreende fios ou cordões de trama de fibra de carbono e em que uma segunda porção da estrutura fibrosa presente entre a parte intermediária e a parte distal compreende fios ou cordões de trama de fibra de vidro.
[007] A primeira porção da estrutura fibrosa é rígida e a segunda porção da estrutura fibrosa é elasticamente deformável. Os termos “rígido” e “elasticamente deformável” devem ser compreendidos relativamente, isto é, a primeira porção é mais rígida do que a segunda porção, e correlativamente a segunda porção é mais elasticamente deformável que a primeira. Em outras palavras, a primeira porção tem uma espessura maior do que a segunda porção, a diferença na espessura sendo conferida pela presença de fibras de vidro, que são mais macias, e pela presença de fibras de carbono, que são mais duras. As fibras de vidro geralmente têm um alongamento maior na quebra do que as fibras de carbono: menos de 2% para fibras de vidro, e mais de 3% para fibras de carbono.
[008] Em uma modalidade de exemplo, a segunda porção da estrutura fibrosa pode compreender mais fios ou cordões de fibra de vidro do que a primeira porção. Em outras palavras, uma taxa de volume de fios ou
3 / 14 cordões de fibra de vidro na segunda porção pode ser maior que a taxa de volume de fios e cordões de fibra de vidro na primeira porção (a taxa de volume sendo definida em relação ao volume ocupado por todos os fios ou cordões na porção em consideração). A primeira porção da estrutura fibrosa pode compreender mais fibras ou cordões de carbono do que a segunda porção. Em outras palavras, uma taxa de volume de fios ou cordões de fibra de carbono na primeira porção pode ser maior que a taxa de volume de fios ou cordões de fibra de carbono na segunda porção. Apenas a segunda porção da estrutura fibrosa pode consistir em fios ou cordões de fibra de vidro.
[009] A estrutura fibrosa é destinada a ser enrolada em diversas voltas para formar um reforço fibroso para uma caixa feita de material compósito. A primeira porção é destinada a formar a parte radialmente interna deste reforço fibroso (primeiras voltas do enrolamento). A segunda porção é destinada a formar a parte radialmente externa deste reforço fibroso (últimas voltas do enrolamento).
[0010] Os inventores verificaram que era possível melhorar a resistência da caixa a impactos com uma pá desafixada ao fornecer uma rigidez significativa às primeiras voltas do reforço fibroso da caixa, e deformabilidade às últimas voltas deste reforço, essas últimas voltas sendo as mais tensionadas em termos de deformação durante o impacto.
[0011] Assim, a estrutura fibrosa de acordo com a invenção compreende fios ou cordões de trama de carbono na primeira porção, destinados a formar o começo do enrolamento e localizados na lateral do impacto com a pá, a fim de conferir uma maior rigidez a essa primeira porção. Além disso, a estrutura fibrosa de acordo com a invenção compreende fios ou cordões de trama de vidro na segunda porção, que é destinada a formar a camada ou as camadas externa(s) do enrolamento, a fim de conferir uma capacidade de deformação elástica significativa a esta segunda porção, e assim ser capaz de absorver a energia transmitida pela pá por deformação e
4 / 14 então ser capaz de restaurar esta energia à pá ao retornar ao seu formato inicial.
[0012] A invenção é, portanto, com base no uso de dois materiais diferentes, a saber, carbono e vidro, localizados em zonas particulares do reforço fibroso, a fim de responder de modo ideal às tensões da caixa durante o evento da perda de pás enquanto limita a massa da caixa.
[0013] Em uma modalidade de exemplo, os fios ou cordões de trama de fibra de vidro na segunda porção estão presentes no lado de uma face externa da estrutura.
[0014] A face externa é destinada a formar a face radialmente externa da estrutura fibrosa, uma vez que tenha sido enrolada para formar o reforço fibroso da caixa.
[0015] Os inventores verificaram que, dentro de uma determinada volta do envoltório, a parte da estrutura no lado da face externa foi a mais tensionada em deformação quando impactada por uma pá desafixada.
[0016] Assim, posicionar os fios ou cordões de trama de vidro na lateral desta face externa adicionalmente melhora a resistência da caixa à deformação imposta pelo impacto com uma pá desafixada.
[0017] Em uma modalidade de exemplo, apenas uma parte dos fios ou cordões de trama da segunda porção são feitos de fibras de vidro, os outros fios ou cordões de trama da segunda porção são feitos de fibras de carbono.
[0018] O fato de haver na segunda porção uma presença mista de fios ou cordões de trama de vidro e fios ou cordões de trama de carbono vantajosamente melhora ainda mais a resistência da caixa a impactos com uma pá desafixada.
[0019] Em uma modalidade de exemplo, a estrutura fibrosa compreende adicionalmente fios ou cordões de urdidura de fibra de vidro presentes no lado de uma face externa da estrutura, os outros fios ou cordões de urdidura da estrutura fibrosa sendo de fibras de carbono.
5 / 14
[0020] A adição de fios ou cordões de urdidura de vidro adicionalmente melhora a resistência da caixa à deformação imposta pelo impacto com uma pá desafixada. Os fios ou cordões de urdidura de vidro são localizados aqui na lateral da face externa, a qual constitui uma região submetida a tensão por deformação, e o resto dos fios ou cordões de urdidura são feitos de carbono. Isso adicionalmente melhora a deformabilidade enquanto mantém um nível satisfatório de rigidez no reforço de fibra.
[0021] Em particular, os fios ou cordões de urdidura de fibra de vidro podem estar presentes em uma área central lateralmente em retrocesso das primeira e segunda bordas laterais e que se estende ao longo de uma determinada largura que é menor que a largura da dita estrutura fibrosa.
[0022] A área central é destinada a estar presente oposta às pás e define a área de retenção da caixa a ser obtida. A função desta área de retenção de caixa é a de reter detritos, partículas ou objetos ingeridos na entrada do motor, ou fragmentos de pá desafixados e desafixados radialmente contra a caixa por centrifugação.
[0023] Os fios ou cordões de urdidura de vidro estão, nesse último caso, localizados em uma região de alta tensão por deformação, isto é, no lado externo e na área central, e o resto dos fios ou cordões de urdidura são feitos de carbono. Isso adicionalmente melhora a deformabilidade enquanto mantém um nível satisfatório de rigidez no reforço de fibra.
[0024] Em uma modalidade de exemplo, os fios ou cordões de fibra de carbono e os fios ou cordões de fibra de vidro na estrutura fibrosa têm um título semelhante.
[0025] Tal característica é vantajosa porque, ao usar na estrutura fios ou cordões de tamanho semelhante, a arquitetura têxtil não é substancialmente alterada, desse modo mantendo mechas similares e tamanhos similares de bolsa de matriz na caixa compósita.
[0026] A invenção também se refere a uma pré-forma fibrosa para
6 / 14 uma caixa de aeronave compreendendo um enrolamento de múltiplas voltas de uma estrutura fibrosa conforme descrito acima, a primeira porção estando localizada no lado de uma face radialmente interna da pré-forma, e a segunda porção estando localizada na lateral de uma face radialmente externa da pré- forma.
[0027] A invenção também se refere a uma caixa de motor de turbina a gás feita de um material compósito, compreendendo um reforço fibroso consistindo em uma pré-forma fibrosa descrita acima, e uma matriz densificando o reforço fibroso.
[0028] Em uma modalidade de exemplo, dita caixa é uma caixa de fan de turbina a gás.
[0029] A invenção refere-se também a um motor de aeronave de turbina a gás que tem uma caixa conforme descrita acima. Breve descrição dos desenhos
[0030] Outras características e vantagens da invenção ficarão aparentes a partir da descrição a seguir, que não é limitante, com referência aos desenhos anexos, em que: a Figura 1 é uma vista em perspectiva esquemática de um tear mostrando a tecelagem tridimensional de uma estrutura fibrosa, a Figura 2 é uma vista em perspectiva esquemática de uma estrutura fibrosa de acordo com uma modalidade da invenção, a Figura 3 é uma seção transversal tomada na primeira porção da estrutura fibrosa na Figura 2 e mostrando um plano de tecelagem, a Figura 4 é uma seção transversal tomada na segunda porção da estrutura fibrosa na Figura 2 e mostrando um plano de tecelagem, a Figura 5 é uma vista em perspectiva esquemática mostrando o enrolamento de uma estrutura fibrosa em uma ferramenta de formação, a Figura 6 é uma meia vista em uma seção axial de uma pré- forma de caixa obtida pelo enrolamento de uma estrutura fibrosa como
7 / 14 mostrada na Figura 5, a Figura 7 é uma vista secional mostrando o posicionamento dos setores de injeção na pré-forma da caixa na Figura 6, a Figura 8 é uma vista em perspectiva de um motor de aeronave de acordo com uma modalidade da invenção, a Figura 9 é uma seção transversal tomada na primeira porção de uma variante da estrutura fibrosa de acordo com a invenção e mostrando um plano de tecelagem, e a Figura 10 é uma seção transversal tomada na segunda porção desta variante da estrutura fibrosa na e mostrando um plano de tecelagem. Descrição detalhada de modalidades
[0031] A invenção geralmente se aplica a estruturas fibrosas para fabricar caixas de material compósito, tais como caixas compreendendo um barril ou uma casca com flanges anulares em suas extremidades.
[0032] Conforme mostrado na Figura 1, uma estrutura fibrosa 100 é produzida de uma maneira conhecida ao se tecer com o uso de um tear 5 do tipo Jacquard, no qual um maço de fios ou cordões de urdidura 20 foram arranjados em uma pluralidade de camadas, os fios de urdidura sendo juntados por fios ou cordões de trama 30.
[0033] A estrutura fibrosa é alcançada por uma tecelagem tridimensional. O termo “tecelagem tridimensional” ou “tecelagem 3D” é usado aqui para descrever um método de tecelagem no qual pelo menos alguns dos fios de trama ligam os fios de urdidura a diversas camadas de fios de urdidura ou vice-versa. A estrutura fibrosa pode ter uma tecelagem entrelaçada. Uma tecelagem “entrelaçada” é uma tecelagem na qual cada camada de fios de trama ligam diversas camadas de fios de urdidura, com todos os fios na mesma coluna de trama tendo o mesmo movimento no plano da tecelagem. Outras tecelagens são possíveis.
[0034] Conforme mostrado na Figura 2, a estrutura fibrosa 100 tem a
8 / 14 forma de uma banda que se estende no comprimento em uma direção longitudinal X correspondendo à direção do sentido dos fios ou cordões de urdidura 20 e na largura ou transversalmente em uma direção lateral Y entre uma primeira e segunda bordas laterais 101 e 102, a direção lateral Y correspondendo à direção dos fios ou cordões de trama 30. A estrutura fibrosa se estende longitudinalmente ao longo de um determinado comprimento L100 na direção X entre uma parte proximal 110 para formação do início do enrolamento de uma pré-forma fibrosa em uma ferramenta de formação e uma parte distal 120 para formação do final do enrolamento da pré-forma fibrosa.
[0035] A estrutura fibrosa tem, adicionalmente, uma zona central 130 se estendendo ao longo de um determinado comprimento l130 na direção Y, a zona central 130 sendo destinada a formar o barril ou casca da caixa. A zona central 130 é destinada a estar presente oposta às pás e define a zona de retenção da caixa a ser obtida. A zona central 130 fica em retrocesso das primeira 101 e segunda 102 bordas laterais e se estende ao longo de uma determinada largura l130 menor que o comprimento l100 da estrutura 100, A zona central 130 fica em uma posição intermediária entre as primeira e segunda borda laterais 101 e 102. A zona central 130 é delimitada entre duas zonas laterais 140 e 150, cada uma se estendendo ao longo de uma determinada largura, respectivamente l140 e l150, na direção Y. A primeira zona lateral 140 se estende entre a primeira barda lateral 101 e a zona central 130. A segunda zona lateral 150 se estende entre a segunda borda lateral 102 e a zona central 130. Cada uma das zonas laterais 140 e 150 é destinada a, pelo menos em parte, formar um flange anular da caixa.
[0036] O comprimento L100 da estrutura fibrosa 100 é determinado em relação à circunferência da ferramenta ou molde de formação de modo que um certo número de revoluções da estrutura fibrosa possa ser alcançado, por exemplo quatro revoluções.
[0037] A estrutura fibrosa 100 tem uma primeira porção P1 presente
9 / 14 entre a parte proximal 110 e uma parte intermediária PI da estrutura fibrosa (a parte intermediária PI é visível na Figura 7). A primeira porção P1 é destinada a formar a primeira parte do enrolamento formando o reforço fibroso da caixa (parte radialmente interna deste enrolamento, ver Figura 7 que mostra a direção radial R). A parte intermediária PI pode ser localizada a meio caminho ao longo do comprimento da estrutura fibrosa 100, ou mais geralmente entre um quarto e três quartos do comprimento da estrutura fibrosa 100, por exemplo.
[0038] A estrutura fibrosa 100 compreende adicionalmente uma segunda porção P2, distinta da primeira porção P1, e presente entre a parte intermediária PI e a parte distal 120. A segunda porção P2 é destinada a formar a segunda parte do enrolamento formando o reforço fibroso da caixa (parte radialmente externa deste enrolamento).
[0039] As Figuras 3 e 4, cada uma, mostram um plano do entrelaçamento da tecelagem da estrutura fibrosa 100 localizada respectivamente na primeira porção P1 e na segunda porção P2.
[0040] Os exemplos dos projetos de tecelagem mostrados nas Figuras 3 e 4 compreendem 7 camadas de urdidura e 8 camadas de trama. Na tecelagem entrelaçada mostrada, uma camada de urdidura é formada por duas meias camadas de urdidura adjacentes afastadas entre si na direção da trama. Há, portanto, 16 meias camadas de urdidura posicionadas em fileiras escalonadas. Cada camada de trama une 3 meias camadas de urdidura. Alternativamente, um arranjo não escalonado poderia ser adotado, com os fios de urdidura de duas camadas de urdiduras adjacentes alinhadas às mesmas colunas. Tecelagens entrelaçadas usáveis são descritas no documento WO 2006/136755.
[0041] Conforme mostrada na Figura 3, a primeira porção P1 consiste em fios ou cordões de trama de fibra de carbono, denotados Tc. Todos os fios ou cordões de trama da primeira porção P1 podem ser feitos de fibras de
10 / 14 carbono.
[0042] No exemplo mostrado, a estrutura fibrosa inclui fios ou cordões de urdidura de fibra de vidro, denotados Cv, e fios ou cordões de urdidura de fibra de carbono, denotados Cc.
[0043] Os fios ou cordões de urdidura de fibra de vidro Cv estão presentes no lado da face externa F1 da estrutura fibrosa. Esta face externa F1 é destinada a formar a face radialmente externa da pré-forma fibrosa, uma vez que a estrutura tenha sido enrolada (ver Figura 7). Em particular, os fios ou cordões de urdidura de fibra de vidro Cv estão presentes na face externa F1 da estrutura fibrosa. Os fios ou cordões de trama de fibra de vidro Cv podem estar presentes pelo menos na zona central 130, que é a zona mais mecanicamente tensionada no impacto com uma pá desafixada, a fim de proporcionar a esta zona uma deformabilidade ideal. Os fios ou cordões de urdidura de fibra de vidro Cv podem estar presentes apenas nesta zona central
130. Alternativamente, os fios ou cordões de urdidura de fibra de vidro Cv podem estar presentes na zona central 130 e nas zonas laterais 140 e 150.
[0044] No exemplo mostrado, os outros fios ou cordões de urdidura da estrutura fibrosa são feitos de fibra de carbono, e denotados Cc. Estes fios ou cordões de urdidura de fibra de carbono Cc estão, em particular, presentes no lado da face interna F2 da estrutura fibrosa. Esta face interna F2 é destinada a formar a face radialmente interna da pré-forma fibrosa, uma vez que a estrutura tenha sido enrolada (ver Figura 7). Em particular, os fios ou cordões de urdidura de fibra de carbono Cc estão presentes no lado da face interna F2 da estrutura fibrosa. Neste exemplo, os fios ou cordões de urdidura de fibra de carbono estão adicionalmente presentes nas zonas laterais 140 e
150.
[0045] Conforme mostrada na Figura 4, a segunda porção P2 consiste em fios ou cordões de trama de fibra de vidro, denotada Tv, e fios ou cordões de trama de fibra de carbono, denotados Tc. Assim, no exemplo mostrado,
11 / 14 apenas uma parte dos fios ou cordões de trama da segunda porção são feitos de fibras de vidro, os outros fios ou cordões de trama da segunda porção P2 sendo feitos de fibras de carbono. Entretanto, não está além do escopo da invenção quando todos os fios ou cordões de trama da segunda porção são feitos de fibras de vidro. Os fios ou cordões de trama de fibra de vidro Tv estão presentes no lado da face externa F1 da estrutura fibrosa. Em particular, os fios ou cordões de trama de fibra de vidro Tv estão presentes na face externa F1 da estrutura fibrosa. Os fios ou cordões de trama de fibra de carbono Tc estão, em particular, presentes no lado da face interna F2 da estrutura fibrosa.
[0046] Há, portanto, uma evolução na natureza dos fios ou cordões de trama quando se movem ao longo da direção longitudinal X da estrutura fibrosa 100.
[0047] Um exemplo acabou de ser descrito, no qual a estrutura fibrosa tem uma tecelagem entrelaçada com 7 camadas de trama e 8 camadas de urdidura. Entretanto, não está além do escopo da invenção quando o número de camadas de trama e urdidura for diferente, ou quando a estrutura fibrosa tiver uma tecelagem diferente da tecelagem entrelaçada.
[0048] Conforme mencionado acima, é adicionalmente vantajoso que os fios ou cordões de fibra de carbono e os fios ou cordões de fibra de vidro presentes na estrutura fibrosa tenham um título semelhante. A razão [T2- T1]/T1 pode, por exemplo, ser menor ou igual a 10%, onde T1 denota o título de fios ou cordões de fibra de carbono, T2 denota o título dos fios ou cordões de fibra de vidro, e |.| denota o valor absoluto.
[0049] Conforme mostrado na Figura 5, um reforço fibroso para uma caixa é formado pelo enrolamento em um mandril 50 da estrutura fibrosa 100 previamente descrita, o reforço fibroso constituindo uma pré-forma fibrosa tubular completa para uma caixa de peça única. Para este propósito, o mandril 50 tem uma superfície externa 51, cujo perfil corresponde à superfície interna
12 / 14 da caixa a ser produzida. O mandril 50 tem também dois flanges 52 e 53 para formar partes de pré-forma fibrosa 62 e 63 correspondendo aos flanges da caixa (os flanges 62 e 63 são visíveis na Figura 6). A(s) volta(s) radialmente para dentro da pré-forma corresponde(m) à primeira porção P1 da estrutura fibrosa e a(s) volta(s) radialmente para fora da pré-forma corresponde(m) à segunda porção P2 da estrutura fibrosa.
[0050] A Figura 6 mostra uma vista secional da pré-forma fibrosa 60 obtida após o enrolamento da estrutura fibrosa 100 em diversas camadas no mandril 50. O número de camadas ou voltas depende da espessura desejada e da espessura da estrutura fibrosa. É preferivelmente pelo menos igual a 2. No exemplo descrito aqui, a pré-forma 60 tem 4 camadas de estrutura fibrosa
100.
[0051] A pré-forma fibrosa 60 é então densificada com uma matriz.
[0052] A densificação da pré-forma fibrosa consiste no preenchimento da porosidade da pré-forma, em todo ou em parte de seu volume, com o material constituindo a matriz.
[0053] A matriz pode ser obtida de uma maneira conhecida per se pelo processo líquido. O processo líquido consiste em impregnar a pré-forma com uma composição líquida contendo um precursor orgânico do material da matriz. O precursor orgânico é usualmente na forma de um polímero, tal como uma resina, possivelmente diluído em um solvente. A pré-forma fibrosa é colocada em um molde vedável com um receptáculo no formato da parte moldada final. Conforme mostrado na Figura 7, a pré-forma fibrosa 60 é colocada aqui entre uma pluralidade de setores 54 formando um contramolde e o mandril 50 formando um suporte, estes elementos tendo respectivamente o formato externo e interno da caixa a ser produzida. O precursor da matriz líquida, por exemplo, uma resina, é então injetado no receptáculo inteiro para impregnar a pré-forma.
[0054] A transformação do precursor em uma matriz orgânica, isto é,
13 / 14 sua polimerização, é realizada por tratamento térmico, geralmente pelo aquecimento do molde, após a remoção de qualquer solvente e reticulação do polímero, a pré-forma estando sempre retida dentro do molde com um formato correspondendo ao da parte a ser feita. A matriz orgânica pode ser obtida em particular a partir de resinas epóxi, tais como, por exemplo, a resina epóxi de alto desempenho vendida, ou a partir de precursores líquidos de matrizes de carbono ou de cerâmica.
[0055] No caso da formação de uma matriz de carbono ou de cerâmica, o aquecimento térmico consiste em pirólise do precursor orgânico para transformar a matriz orgânica em uma matriz de carbono ou de cerâmica dependendo do precursor usado e das condições de pirólise. A título de exemplo, os precursores líquidos de carbono podem ser resinas de teor relativamente alto de coca, tais como resinas fenólicas, enquanto os precursores líquidos de cerâmica, especialmente SiC, podem ser resinas de policarbonato (PCS), polititanocarbossilano (PTCS) ou polissilazano (PSZ). Diversos ciclos consecutivos, a partir da impregnação até o tratamento térmico, podem ser realizados para alcançar o grau desejado de densificação.
[0056] A densificação da pré-forma fibrosa pode ser alcançada pelo bem conhecido processo de moldagem por transferência de resina (RTM). De acordo com os processos de RTM, a pré-forma fibrosa é colocada em um molde com o formato da caixa a ser produzida. A resina termocurada é injetada no espaço interno delimitado entre a parte de material rígido e o molde e que compreende a pré-forma fibrosa. Um gradiente de pressão é geralmente estabelecido nesse espaço interno entre o local da injeção de resina e as portas de saída de resina para controlar e otimizar a impregnação de resina da pré-forma.
[0057] A resina usada pode ser, por exemplo, uma resina epóxi. Resinas adequadas para os processos de RTM são bem conhecidas. Elas preferivelmente têm uma baixa viscosidade para facilitar sua injeção nas
14 / 14 fibras. A escolha da classe de temperatura e/ou da natureza química da resina é determinada de acordo com as tensões termomecânicas às quais a parte deve ser submetida. Uma vez que a resina tenha sido injetada no reforço inteiro, ela é curada por tratamento térmico de acordo com os processos de RTM.
[0058] Após a injeção e a polimerização, a parte é desmoldada. Finalmente, a parte é aparada para remover o excesso de resina e as chanfras são maquinadas para obter uma caixa 810 com um formato de revolução conforme mostrado na Figura 8.
[0059] A caixa 810 mostrada na Figura 8 é uma caixa para um fan de aeromotor de turbina a gás 80. Tal motor, conforme mostrado bem esquematicamente na Figura 8, compreende, a partir de a montante e a jusante na direção do fluxo de gás, um fan 81 arranjado na entrada do motor, um compressor 82, uma câmara de combustão 83, uma turbina de alta pressão 84 e uma turbina de baixa pressão 85. O motor é alojado dentro de uma caixa compreendendo diversas partes correspondendo a diferentes componentes de motor. Assim, o fan 81 é circundado pela caixa 810.
[0060] As Figuras 9 e 10 mostram uma variante da estrutura fibrosa de acordo com a invenção, na qual todos os fios ou cordões de urdidura são feitos de carbono (fios ou cordões de trama Cc).
[0061] A estrutura fibrosa compreende em sua segunda porções P2 fios ou cordões de trama de vidro Tv, estes últimos estão localizados no lado da face externa F1 da estrutura como na modalidade previamente descrita. De acordo com esse exemplo ilustrado, a estrutura fibrosa compreende adicionalmente fios ou cordões de trama de carbono Tc na primeira porção P1 e na segunda porção P2. Todos os fios ou cordões de trama da primeira porção P1 são feitos de carbono, de acordo com este exemplo.
Claims (10)
1. Estrutura fibrosa (100) com a forma de uma banda que se estende em uma direção longitudinal (X) ao longo de um determinado comprimento (L100) entre uma parte proximal (110) e uma parte distal (120) e em uma direção lateral (Y) ao longo de uma determinada largura (l100) entre uma primeira borda lateral (101) e uma segunda borda lateral (102), a estrutura fibrosa com uma tecelagem tridimensional ou de múltiplas camadas entre uma pluralidade de camadas de fios ou cordões de urdidura (20) se estendendo longitudinalmente e uma pluralidade de camadas de fios e cordões de trama (30) se estendendo lateralmente, caracterizada pelo fato de que uma primeira porção rígida (P1) da estrutura fibrosa presente entre a parte proximal (110) e uma parte intermediária (PI) da estrutura fibrosa compreende fios ou cordões de trama de fibra de carbono (Tc) e em que uma segunda porção elasticamente deformável (P2) da estrutura fibrosa presente entre a parte intermediária e a parte distal compreende fios ou cordões de trama de fibra de vidro (Tv).
2. Estrutura fibrosa (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os fios ou cordões de trama de fibra de vidro (Tv) na segunda porção (P2) estão presentes no lado de uma face externa (F1) da estrutura.
3. Estrutura fibrosa (100) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que apenas uma porção dos fios ou cordões de trama da segunda porção (P2) são feitos de fibras de vidro, os outros fios ou cordões de trama da segunda porção sendo feitos de fibras de carbono.
4. Estrutura fibrosa (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente fios ou cordões de urdidura de fibra de vidro (Cv) presentes no lado de uma face externa (F1) da estrutura, os outros fios ou cordões de urdidura da estrutura fibrosa sendo de fibras de carbono.
5. Estrutura fibrosa (100) de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que os fios ou cordões de urdidura de fibra de vidro estão presentes em uma zona central (130) lateralmente em retrocesso das primeira e segunda bordas (101; 102) e que se estende ao longo de uma determinada largura (l130) que é menor que a largura (l100) da dita estrutura fibrosa.
6. Estrutura fibrosa (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que os fios ou cordões de fibra de carbono (Cc; Tc) e os fios ou cordões de fibra de vidro (Cv; Tv) presentes na estrutura fibrosa têm um título semelhante.
7. Pré-forma fibrosa (60) para uma caixa de aeronave (810), caracterizada pelo fato de que compreende ao longo de uma pluralidade de voltas de uma estrutura fibrosa (100) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, a primeira porção (P1) estando localizada no lado de uma face radialmente interna (F2) da pré-forma, e a segunda porção (P2) estando localizada no lado de uma face radialmente externa (F1) da pré- forma.
8. Caixa de motor de turbina a gás (810) de um material compósito, caracterizado pelo fato de que compreende um reforço fibroso consistindo em uma pré-forma fibrosa (60) como definida na reivindicação 7 e uma matriz densificando o reforço fibroso.
9. Caixa (810) como definida na reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a dita caixa é uma caixa de fan de turbina a gás.
10. Motor de turbina a gás de aeronave (80), caracterizado pelo fato de que tem uma caixa (810) como definida na reivindicação 8 ou 9.
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