CN102666277A - 航空器螺旋桨叶片 - Google Patents

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Abstract

一种航空器螺旋桨叶片(10)包括：翼型结构(20)，所述翼型结构包括：至少一个纤维增强体，所述纤维增强体通过对纱线进行三维编织而获得并通过基体被密化；和成形部件(140)，所述成形部件由确定形状的纤维素刚性材料制成，所述增强体包括至少两个半体，所述至少两个半体通过在所述螺旋桨叶片的前缘(20a)中连续编织而被联接到一起，所述两个半体围绕所述成形部件(140)紧密装配。

Description

航空器螺旋桨叶片
技术领域
本发明涉及航空器螺旋桨叶片领域，例如涉及涡轮螺旋桨发动机上存在的叶片。
背景技术
用于涡轮螺旋桨发动机的螺旋桨叶片通常由金属材料制成。虽然螺旋桨叶片由具有良好机械强度的金属材料制成，但其仍存在比较严重的缺点。
为了获得较轻的螺旋桨叶片，已知的是通过复合材料制成螺旋桨叶片，即，通过利用具有树脂基体的纤维增强体而制成结构部件。
常用的技术包括：形成成堆的预浸渍的单向片或层(织物)，其被置于模具中，其中相邻的层具有不同取向；然后在高压釜中压密和聚合。螺旋桨叶片如何能够通过这种技术制成的一个示例具体地在文献US 6 666 651中描述。
这种技术很难，而且需要人工执行层堆叠操作，这费时且昂贵。此外，分层的结构并未优化，特别是考虑到可能导致脱层的震动或冲击。
文献EP 1 526 285描述一种通过复合材料制造涡轮引擎叶片的更有效的方法，叶片通过对纤维预形体进行三维编织并以有机基体对预形体密化而制成。这种方法可获得具有极高机械强度的叶片，特别是针对震动或冲击，而没有任何脱层的风险。然而，使用这种技术制成的大尺度的螺旋桨叶片仍具有相对较大的重量。不幸的是，完了改善涡轮螺旋桨发动机的性能，特别是基于燃料消耗而言，希望减轻重量。
发明内容
因此，希望能够具有一种航空器螺旋桨叶片，其具有较小的总重量，而同时又具有所需的机械性能。
为此，本发明提供一种航空器螺旋桨叶片，其具有翼型结构(airfoil-profile structure)，所述翼型结构包括：至少一个纤维增强体，所述纤维增强体通过对纱线进行三维编织而获得并通过基体(matrix)被密化；和成形部件，所述成形部件由确定形状的纤维素刚性材料制成，所述增强体包括至少两个半体，所述至少两个半体通过在所述螺旋桨叶片的前缘中连续编织而被联接到一起，所述两个半体围绕所述成形部件紧密装配。
本发明的螺旋桨叶片由于具有由低密度材料制成的成形部件而总重量更轻，而且由于具有由复合材料结构(通过基体被密化的纤维增强体)制成的皮层而机械强度较大。螺旋桨叶片还由于纤维增强体的构成前缘的部分而具有良好的耐受震动或冲击的能力，并由于连续编织而在此位置具有较大的结合力。
在一个实施例中，本发明的叶片进一步包括：梁，具有第一部分和第二部分，所述第一部分布置在所述翼型结构内并至少部分地被所述成形部件包围，所述第二部分在所述结构外延伸，所述第二部分在其端部包括叶片根部。
优选地，所述梁由通过基体被密化的纤维增强体形成。
所述梁的第一部分可包括放大部分，所述放大部分形成一保持元件用以将所述梁保持在所述翼型结构中。
在另一实施例中，本发明的螺旋桨叶片进一步包括：叶片根部，其由通过基体被密化的纤维增强体形成，该叶片根部的纤维增强体与所述翼型结构的纤维增强体被连续编织。
根据本发明的特征，所述纤维增强体的两个半体以在所述三维编织过程中获得的非相联区域被部分地分离。
所述纤维增强体的两个半体在其面对的面上包括：至少一个用于形成额外厚度的刚性元件。
所述翼型结构特别地可包括通过碳基体被密化的碳纤维增强体。
本发明还提供一种制造航空器螺旋桨叶片的方法，所述方法至少包括：
通过对纱线进行三维编织而制成单件纤维坯体，所述坯体至少包括第一部分，所述第一部分包括至少两个半体，所述至少两个半体通过在所述螺旋桨叶片的前缘中连续编织而被联接到一起；
形成一成形部件，所述成形部件具有确定形状并由纤维素刚性材料制成；
通过使所述成形件装容在所述纤维坯体的两个半体之间而成形所述纤维坯体，以获得翼型结构的预形体；和
通过基体密化所述预形体，以获得翼型结构，所述翼型结构具有由所述预形体构成并通过所述基体被密化的纤维增强体。
在一个实施方案中，本发明的方法进一步包括：通过三维编织纤维坯体并通过以基体密化所述坯体而制成一梁，以获得复合材料的梁，其具有以所述基体被密化的纤维增强体，所述梁包括柱和叶片根部；和在所述纤维坯体的成形过程中，将所述梁的柱置于所述纤维坯体的两个半体之间，其中所述柱至少部分地被所述成形部件包围。
所述的方法可包括：在所述梁的柱上形成至少一个放大部分，所述放大部分通过改变所述坯体的纱线的重量和/或织物经纬密度而形成，或者通过在三维编织过程中引入一插件而形成。
在梁的变例实施例中，所述梁的纤维坯体被编织为纤维条的形式，所述条围绕一插件折叠以形成所述叶片根部，纤维素刚性材料的芯部件插入到所述纤维条的被折叠到一起的两个部分之间。
在本发明的另一实施例中，所述翼型结构的纤维坯体进一步包括第二部分，所述第二部分与所述坯体的第一部分连续编织，在密化之后，所述第二部分形成叶片根部。
根据本发明的特征，通过在所述三维编织过程中形成非相联区域，所述纤维坯体的两个半体被部分地分离。
根据另一实施方案，通过将所述纤维坯体的两个半体折叠到所述成形部件上，成形所述纤维坯体。
所述方法可进一步包括：在所述坯体的两个半体的面对的面上，形成至少一个用于形成额外厚度的刚性元件。
本发明还提供一种涡轮螺旋桨发动机，其装配有本发明的螺旋桨叶片。
本发明还提供一种航空器，其装配有至少一个本发明的涡轮螺旋桨发动机。
附图说明
通过以下对作为非限制性示例且参照附图给出的本发明的具体实施例的描述，本发明的其他特征和优点将变得显见，其中：
图1是根据本发明实施例的航空器螺旋桨叶片的透视图。
图2是装配有多个本发明螺旋桨叶片的涡轮螺旋桨发动机的透视图。
图3是显示出制造图1所示螺旋桨叶片时纤维坯体的三维(3D)编织的示意图。
图4A和4B是用于形成图3所示坯体的成组纱线层的放大局部剖视图。
图5是显示出如何制成图1所示螺旋桨叶片的分解图。
图6是显示出与叶片根部部分对应的纤维坯体部分中纬向纱线的示例性布置的纬向剖视图。
图7A至7C显示出如何根据本发明的实施方案制成梁。
图8是图1所示螺旋桨叶片的剖视图。
图9是显示出如何根据本发明的另一实施方案制成航空器螺旋桨叶片的分解图。
图10是显示出制造图11所示螺旋桨叶片时纤维坯体的3D编织的示意图。
图11是显示出通过图9所示元件获得螺旋桨叶片的透视图。
图12是图11所示螺旋桨叶片的剖视图。
图13是显示出如何根据本发明的另一实施方案制成航空器螺旋桨叶片的分解图。
图14是显示出制造图15所示螺旋桨叶片时纤维坯体的3D编织的示意图。
图15是显示出通过图13所示元件获得螺旋桨叶片的透视图。
具体实施方式
本发明通常适用于诸如翼式飞机或直升机之类航空器的引擎中使用的各种类型的螺旋桨叶片。本发明发现一种对于大尺度螺旋桨叶片而言有利的但非专用的应用，这种螺旋桨叶片由于其尺寸而具有相当大的重量并对航空器引擎的总重量具有较大影响。
图1显示出安装在飞机涡轮螺旋桨发动机上的螺旋桨叶片10，螺旋桨叶片按照公知方式包括：将会形成叶片翼型部分的翼型结构20，通过较厚部分形成的根部30，根部30例如具有通过尖突(tang)32延伸的球形(bulb-shaped)区部。翼型结构20在截面中具有曲形构形，构形的厚度从其前缘20a到其后缘20b变化。
如图2中所示，叶片10被安装在涡轮螺旋桨发动机50的转子51上，其中通过使根部30接合于在转子51周边中形成的壳体(未在图2中示出)中而实现安装。
图3是显示出用于形成叶片翼型结构纤维预形体的纤维坯体100的示意图。
如图3中示意性所示，纤维坯体100通过3D编织而获得，3D编织以已知方式在提花机(Jacquard)类型的织机上执行，其中具有多层的成束的经向纱线101或缠绕的股，每层包括几百根纱线，经向纱线通过纬向纱线102被联接到一起。
在所示的示例中，3D编织采用“互锁”类型编织法执行。术语“互锁”类型编织法在此用于表示这样的编织法：纬向纱线层与多个经向纱线联接到一起，其中在给定纬向列(column)中的所有纱线在编织平面中具有相同的运动。
也可使用其它类型的已知的三维编织，例如在文献WO 2006/136755中所述，其内容通过引用并入本文。该文献具体描述通过编织制作单件的增强纤维结构，用于制造诸如叶片之类的部件，所述部件具有通过第一类型编织法制成的芯和通过第二类型编织法制成的皮层(skin)，由此能够实现具有对这种类型部件而言所期望机械和空气动力学性能的部件。
本发明的纤维坯体可通过由碳纤维或者陶瓷(例如碳化硅)制成的纱线编织而成。
在编织不同厚度和宽度的纤维坯体的过程中，特定数量的经向纱线并未涉及在编织中，由此可限定对于坯体100所希望的连续变化的厚度和轮廓。文献EP 1 526 285(其内容通过引用并入本文)描述一种3D编织的示例，其在编织过程中变化，从而特别是可以使坯体厚度在形成前缘的第一边缘与形成后缘的第二边缘(具有较小厚度)之间变化。
在编织过程中，非相联的线103(图3)被构建在纤维坯体内处于两个相邻的经向纱线层之间，其中该线103在非相联区域104(图5)中延伸。非相联区域104用于提供腔104a，使成形部件(其可为梁)能够插入到纤维坯体100内以形成翼型结构的预形体。
一种通过3D互锁编织法制作坯体100的方式在图4A和4B中示意性地显示。图4A的局部放大图显示出在坯体100的不存在非相联的部分(即，坯体的不处于非相联区域104中的区域)中的两个相邻经向剖面；而图4B显示出在坯体100的存在非相联线103(形成非相联区域104的一部分)的部分中的两个相邻经向剖面。
在此示例中，坯体100具有沿X方向延伸的六个经向纱线层101。在图4A中，六个经向纱线层通过纬向纱线T1至T5被联接到一起。在图4B中，形成成组纱线层105的三个经向纱线层101通过两个纬向纱线T1和T2被联接到一起，类似地，形成成组纱线层106的三个经向纱线层通过两个纬向纱线T4和T5被联接到一起。换言之，纬向纱线T1、T2不在纱线层106中延伸且纬向纱线T4、T5不在纱线层105中延伸的事实确保：存在非相联线103以使成组的经向纱线层105和106相互分离。
在编织结束时(图3)，在编织物料(woven mass)的边界处的经向和纬向纱线被切开，例如使用加压水喷射流切开，以获得坯体100，其显示在图5中，呈现出在3D编织之后和在任何成形之前的状态。非相联区域104在编织过程中提供，用于形成两个半体110和111，这两个半体110和111相互独立地编织并且限定坯体100内的腔104a。腔104a通向坯体100的底边缘100c和后边缘100b。坯体100的后边缘100b对应于将形成翼型结构20(图1)的后缘20b的部分。
根据本发明，纤维坯体100的前边缘100a将两个半体110和111连接到一起并将形成螺旋桨叶片翼型结构的前缘20a，不包括任何非相联结构。通过在前缘100a中连续编织而将两个半体110和111连接到一起，螺旋桨叶片的翼型结构具有的纤维增强体在其前缘是均匀的，由此增强其承受可能发生的冲击的能力。
在图5中，通过将刚性材料成形部件140插入腔104a中，纤维坯体100被成形以形成用于翼型结构的预形体，所述部件在此示例中通过三个互补的元件141、142、143构成。为了成形所述坯体100而不显著增加螺旋桨叶片翼型结构的总重量，部件140由纤维素刚性材料(即，低密度材料)制成。成形部件，或者在所述示例中更准确地为元件141至143，可通过对材料块模制而成或者通过机加工制成。
成形部件140的形状对应于将被制成的翼型结构的形状。特别地，成形部件在其前部分140a(图1)中包括适于构成前缘20a的圆滑端，该圆滑端具有的曲率半径足够大，以获得良好的耐冲击性和避免出现裂缝。
梁150也插入腔104a内并处于三个元件141、142、143之间。梁150包括柱151，柱151具有第一和第二放大部分152和153。第一放大部分152用于以下述方式起作用以形成用于将梁保持在翼型结构的纤维增强体中的元件，而第二放大部分153则用于形成螺旋桨叶片10(图1)的根部30，位于放大部分152和153之间的部分154用于形成叶片的尖突32(图1)。
当元件141至143和梁150被插入到腔104a中之后，翼型结构的纤维预形体被密化。优选地，坯体的后边缘100b和底边缘100c通过在执行密化之前缝合而被封闭。
纤维预形体的密化包括：在其全部或部分体积中，以将构成基体(matrix)的材料填充预形体的孔。
构成翼型结构的复合材料的基体可按照已知方式使用液体技术获得。
液体技术包括：以一液态组分浸渍所述预形体，所述液态组分包含用于基体材料的有机前体。作为通常规则，有机前体采取聚合物的形式，例如为树脂，其可在溶剂中被稀释。预形体被置于模具中，模具适于以密封防漏的方式封闭并具有凹部，所述凹部具有模制完成部件的形状，并特别地可具有缠绕形状，以对应于翼型结构的最后形状。此后，模具被封闭，用于基体的液态前体(例如树脂)被注射而布满其整个凹部，以浸渍预形体的所有纤维部分。
前体转变为有机基体，即，其通过执行热处理(通常通过对模具加热而实现)进行聚合，在消除任何溶剂并固化聚合物之后，预形体继续被保持在模具中，其中模具具有的形状对应于将给予翼型结构的形状。有机基体特别地可由环氧树脂获得，例如由供应者CYTEC以标号PR 520销售的高性能环氧树脂，或者由用于碳或陶瓷基体的液态前体获得。
当形成碳或陶瓷基体时，热处理包括：基于所用前体并取决于热解条件，使有机前体热解，以将有机基体转变为碳或陶瓷基体。在示例中，用于碳的液态前体可为具有相对较高的焦炭含量的树脂，例如酚醛树脂；而用于陶瓷(特别是SiC)的液态前体可为聚碳硅烷(polycarbosilane，PCS)类型、或聚钛碳硅烷(polytitanocarbosilane，PTCS)类型、或聚硅氮烷(polysilazane，PSZ)类型的树脂。可执行从浸渍到热处理的多次连续循环，以实现所希望程度的密化。
在本发明的一个方面，纤维预形体可通过已知为树脂传递模制(RTM)的方法被密化。在RTM方法中，包括梁150以及构成成形部件140的元件141至143的纤维预形体被置于模具中，模具具有翼型结构的外形状。由于成形件140由刚性材料制成并具有与将制成的翼型结构的形状对应的形状，因而其有利地被用作反模(countermold)。热固性树脂被注射到在刚性材料部件与模具之间限定的、包含纤维预形体的内空间中。压力梯度通常建立在注射树脂的位置与用于排空树脂的口之间的这种内空间中，目的在于控制和优化通过树脂浸渍预形体的方式。
在示例中，所用树脂可为环氧树脂。适于RTM方法的树脂是公知的。这些树脂优选地具有低粘度，以利于被注射到纤维间。树脂的温度级别和/或化学性质基于部件将承受的热机械应力而选择。树脂当被注射而布满增强体之后，其根据RTM方法通过热处理而聚合。
在注射和聚合之后，部件被脱模。部件被修整以去除多余树脂，斜部分被机加工。不需要其它机加工，这是因为，如果部件被模制，则其符合所需尺度。
用于制作构成成形部件140的元件141至143的纤维素刚性材料优选地是具有单胞(cell)的材料，所述单胞封闭以防止树脂透入其中，由此使其在纤维预形体密化之后保持低密度。
梁150由复合材料制成。与翼型结构类似，纤维坯体初始通过3D编织制成，例如使用3D互锁编织法制成。在梁的纤维坯体的编织过程中，第一和第二放大部分152和153可通过使用更大重量的纬向纱线和通过使用额外的纬向纱线层而获得，例如在图6中所示。
在图6中，在纤维坯体条的对应于螺旋桨叶片尖突的部分154与所述条的对应于叶片根部的第二放大部分153之间，纬向纱线的数量在此示例中从4到7变化。此外，采用重量不同(增加)的各纬向纱线t1、t′1、t″1。对应于保持元件的第一放大部分152可通过相同方式制成。在变例中或另外地，还可改变经向纱线的织物经纬密度(即，沿纬向的单位长度的纱线数量)。
在变例实施例中，第一和第二放大部分152和153可通过当编织用于梁150的纤维坯体条时插入各插件而获得。这样的插件特别地可通过钛制成或通过与如构成梁复合材料基体的相同的材料制成。
梁的纤维坯体在制成之后，通过有机基体被密化，有机基体可通过使用如前所述的液体技术沉积而成，特别地通过利用成形工具来浸渍和聚合或者通过RTM而形成。
图7A至7C显示出本发明的梁的变例实施例。在此变例中，采用纤维坯体160，纤维坯体160例如通过互锁类型的三维编织而获得。插件161被置于坯体200的条的中心(图7A)。所述条然后围绕插件161对半折叠，其中，芯部件162插入两个折叠的条部分之间(图7B)。插件161使放大部分能够形成以构成叶片根部。与成形部件140类似，芯部件162由纤维素刚性材料制成以减小梁的总重量。如图7B中所示，芯部件可包括放大部分162a，放大部分162a将形成梁的保持元件。当坯体160的条折叠到插件161和芯部件162上之后，利用如前所述的对于翼型结构预形体的液体技术对其密化。
如图7C中所示，然后获得梁170，其具有低密度的芯，并包括：柱171、对应于梁保持元件的第一放大部分172、对应于螺旋桨叶片尖突的部分173、和对应于叶片根部的第二放大部分174。
在翼型结构纤维预形体密化之后，获得如图1中所示的螺旋桨叶片10，其包括：通过复合材料制成的翼型结构20(通过基体密化的纤维增强体)、纤维素刚性材料的成形部件140、复合材料的梁150。如图8中所示，梁150的第一放大部分151接合在成形部件140的两个元件142和143之间(图1)，元件142和143本身封装在密化的翼型结构20内。放大部分151因而构成用于将翼型结构保持在梁150上的(自锁)保持元件33，由此增强在所述结构与螺旋桨叶片根部之间的连接。应看到，梁150也可制成为不具有保持元件。
图9显示出本发明的航空器螺旋桨叶片的另一实施例。在此实施例中，纤维坯体200被制成为对应于形成螺旋桨叶片翼型结构。如图10中示意性所示，纤维坯体200通过3D编织(例如互锁类型)而获得，处于在多层中布置的经向纱线201或缠绕股(每层包括几百根纱线)与纬向纱线202之间。在编织不同厚度和宽度的坯体的过程中，特定数量的经向纱线并未涉及在编织中，由此可限定对于坯体200所希望的连续变化的厚度和轮廓。在此示例中，除了坯体的总厚度以外，控制编织以在坯体的一个面上形成额外厚度203。额外厚度203将构成翼型结构中的刚性元件/强化体(stiffener)。
当坯体编织完毕时，未被编织的经向和纬向纱线被切开以获得如图10中所示的纤维坯体。通过与前述元件141至143相同类型的纤维素刚性材料制成的两个元件241和242被组装到一起以形成确定形状的成形部件240，成形部件240的确定形状对应于将被制成的翼型结构的形状。两个元件241和242被置于梁250的两侧上，梁250类似于前述梁150并包括：柱251，第一放大部分252，和第二放大部分253，其中，第一放大部分252将形成用于将梁保持在翼型结构的纤维增强体中的元件，如下所述，而第二放大部分253将形成螺旋桨叶片的根部。
纤维坯体具有两个对称的半体210和211，半体210和211通过沿折叠线200a连续编织而连接到一起，折叠线200a将形成螺旋桨叶片翼型结构的前缘。
梁250的两个元件241和242被置于两个半体210和211中的一个上，例如半体211上，其中留空的另一个半体(在此为半体210)折叠到半体211上。翼型结构的纤维预形体然后使用如前所述的液体技术被密化。
如图11和12中所示，然后获得螺旋桨叶片40，其具有：翼型结构50，翼型结构50由复合材料(通过基体被密化的纤维增强体)制成并具有前缘50a和后缘50b；纤维素刚性材料的成形部件240；和由复合材料制成的梁250。梁250的第一放大部分251接合在成形部件240的两个元件241和242之间，元件241和242本身紧密装配在密化的翼型结构50中。放大部分251因而构成用于将翼型结构保持在梁250上的(自锁)保持元件63，由此增强在所述结构与螺旋桨叶片根部之间的连接。应看到，梁150也可制成为不具有保持元件。梁250的延伸超出翼型结构50的部分包括通过根部60延伸的尖突62，根部60通过梁250的第二放大部分253形成。
在纤维坯体200的编织过程中形成的额外厚度203形成被布置在梁250两侧上的两个刚性元件21a和21b。刚性元件的数量和位置不限于图11和12中所示的刚性元件21a和21b。基于依照硬度和/或冲击行为的需求，在翼型结构中也可形成其它刚性元件。刚性元件的位置、形状和数量在翼型结构纤维坯体的编织过程中以前述方式限定。
根据本发明，应看到，前缘50a对应于将纤维坯体的两个半体210和211连接到一起的折叠线。这样，螺旋桨叶片40的翼型结构50在前缘中具有连续的编织连接结构，以增强其冲击强度。
图13显示出本发明的航空器螺旋桨叶片的又一实施例。在此实施例中，纤维坯体300制成为在单一的编织部件中同时包括第一部分310和第二部分312，其中，第一部分310将形成螺旋桨叶片的翼型结构，第二部分312将形成叶片根部。
如图14中示意性所示，纤维坯体300通过3D编织(例如互锁类型)而获得，处于在多层中布置的经向纱线301或缠绕股(每层包括几百根纱线)与纬向纱线302之间。在编织不同厚度和宽度的坯体的过程中，特定数量的经向纱线并未涉及在编织中，由此可限定对于坯体300所希望的连续变化的厚度和轮廓。文献EP 1 526 285(其内容通过引用并入本文)描述通过3D编织制作用于涡轮引擎叶片的纤维坯体，坯体具有通过第一编织以形成叶片翼型而制成的第一部分(在此对应于将形成翼型结构的第一部分310)和通过第二编织以形成叶片根部而制成的第二部分(在此对应于将形成叶片根部的第二部分312)。
在编织过程中，如在前文中参照图3、4A、4B针对纤维坯体100所述，两个相邻层的经向纱线在非相联区域304(图13)中在纤维坯体内不相联，用以提供腔304a，使得纤维素刚性材料的成形部件340能够被插入纤维坯体300中以形成翼型结构的预形体。
纤维坯体的第二部分312具有放大形状以形成叶片根部。如前文中针对梁150所述，部分312可通过使用更大重量的纬向纱线或者通过使用另外的纬向纱线层而获得。在变例中或另外地，可改变经向纱线的织物经纬密度(即，沿纬向的单位长度的纱线数量)。还可在纤维坯体的编织过程中引入插件。
在编织完成时，在编织物料边界处的经向和纬向纱线被切开，例如使用加压水喷射流切开，以获得坯体300，其显示在图13中，呈现出在3D编织之后和在任何成形之前的状态。非相联区域304在编织过程中形成，其用于形成两个半体310和311，这两个半体310和311相互独立地编织并且限定坯体300内的腔304a。腔304a通向坯体300的后边缘300b。坯体300的后边缘300b对应于将形成翼型结构80(图15)的后缘80b的部分。
根据本发明，纤维坯体300的前边缘300a将两个半体310和311连接到一起并将形成螺旋桨叶片翼型结构的前缘80a(图15)，其不包括任何非相联区域。通过在前缘100a中连续编织而将两个半体310和311连接到一起，螺旋桨叶片的翼型结构包括的纤维增强体在前缘中是均匀的，由此针对可能发生的冲击而增强其强度。
在图13中，通过将纤维素刚性材料的成形部件340插入腔304a，成形纤维坯体300以形成翼型结构的预形体。
当成形部件插入腔304a中之后，翼型结构的纤维预形体如前所述地被密化。
如图15中所示，这样生产出的螺旋桨叶片70包括：单一件的复合材料(通过基体被密化的纤维增强体)，其中，翼型结构80具有：前缘80a和后缘80b、尖突92、和根部90。纤维素刚性材料的成形部件240也可存在于翼型结构内部。

Claims (18)

1.一种航空器螺旋桨叶片(10)，其包括翼型结构(20)，所述叶片的特征在于，
所述翼型结构包括：至少一个纤维增强体(100)，所述纤维增强体(100)通过对纱线进行三维编织而获得并通过基体被密化；和成形部件(140)，所述成形部件由确定形状的纤维素刚性材料制成，所述增强体包括至少两个半体(110，111)，所述至少两个半体(110，111)通过在所述螺旋桨叶片(10)的前缘(20a)中连续编织而被联接到一起，所述两个半体(110，111)围绕所述成形部件(140)紧密装配。
2.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，其进一步包括：
梁(150)，该梁具有第一部分(151，152)和第二部分(153，154)，所述第一部分(151，152)布置在所述翼型结构内并至少部分地被所述成形部件(140)包围，所述第二部分(153，154)在所述结构外延伸，所述第二部分在其端部包括叶片根部(30)。
3.根据权利要求2所述的叶片，其特征在于，
所述梁(150)由通过基体被密化的纤维增强体形成。
4.根据权利要求2或3所述的叶片，其特征在于，
所述梁的第一部分包括放大部分(152)，所述放大部分(152)形成一保持元件(33)用以将所述梁保持在所述翼型结构(20)中。
5.根据权利要求1或2所述的叶片，其特征在于，其进一步包括：
叶片根部(90)，其由通过基体被密化的纤维增强体(312)形成，该叶片根部(90)的纤维增强体(312)与所述翼型结构(80)的纤维增强体(310)被连续编织。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的叶片，其特征在于，
所述纤维增强体(100)的两个半体(110，111)以在所述三维编织过程中获得的非相联区域(104)被部分地分离。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的叶片，其特征在于，
所述纤维增强体(200)的两个半体(210，211)在其面对的面上包括：至少一个用于形成额外厚度的刚性元件(203)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的叶片，其特征在于，
所述翼型结构(20)包括通过碳基体被密化的碳纤维增强体。
9.一种制造航空器螺旋桨叶片(10)的方法，所述方法至少包括：
通过对纱线进行三维编织而制成单件纤维坯体(100)，所述坯体至少包括第一部分，所述第一部分包括至少两个半体(110，111)，所述至少两个半体(110，111)通过在所述螺旋桨叶片(10)的前缘(20a)中连续编织而被联接到一起；
形成一成形部件(140)，所述成形部件(140)具有确定形状并由纤维素刚性材料制成；
通过使所述成形件(140)装容在所述纤维坯体(100)的两个半体(110，111)之间而成形所述纤维坯体(100)，以获得翼型结构的预形体；和
通过基体密化所述预形体，以获得翼型结构(20)，所述翼型结构(20)具有由所述预形体构成并通过所述基体被密化的纤维增强体。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，其进一步包括：
通过三维编织一纤维坯体并通过以基体密化所述坯体而制成一梁(150)，以获得复合材料的梁，其具有以所述基体被密化的纤维增强体，所述梁包括柱(151)和叶片根部(153)；和
在所述纤维坯体的成形过程中，将所述梁的柱置于所述纤维坯体(100)的两个半体(110，111)之间，其中所述柱至少部分地被所述成形部件(140)包围。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，其进一步包括：
在所述梁(150)的柱(151)上形成至少一个放大部分(152)，所述放大部分通过改变所述坯体的纱线的重量和/或织物经纬密度而形成，或者通过在三维编织过程中引入一插件而形成。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
所述梁的纤维坯体(170)被编织为纤维条(160)的形式，所述条围绕一插件(161)折叠以形成所述叶片根部，纤维素刚性材料的芯部件(162)插入到所述纤维条的被折叠到一起的两个部分之间。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
所述纤维坯体(300)进一步包括第二部分(312)，所述第二部分(312)与所述坯体的第一部分连续编织，在密化之后，所述第二部分形成叶片根部(90)。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其特征在于，
通过在所述三维编织过程中形成非相联区域(104)，所述纤维坯体(100)的两个半体(110，111)被部分地分离。
15.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，
通过将所述纤维坯体的两个半体(210，211)折叠到所述成形部件(240)上，成形所述纤维坯体(200)。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，其进一步包括：
在所述坯体(200)的两个半体(210，211)的面对的面上，形成至少一个用于形成额外厚度的刚性元件(203)。
17.一种涡轮螺旋桨发动机，其装配有根据权利要求1至8中一项所述的螺旋桨叶片(10)或根据权利要求9至16中任一项所述方法制造的螺旋桨叶片(10)。
18.一种航空器，其装配有至少一个根据权利要求17所述的涡轮螺旋桨发动机。
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