CN103620164A - 形成压气机定子或涡轮机喷嘴的涡轮发动机部件以及制造其的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涡轮发动机部件，其形成压气机定子或涡轮机喷嘴并且包括内罩、外罩、以及在内罩和外罩之间基本上径向地延伸和与后者刚性地连接的叶片。该部件由复合材料制造，该复合材料通过用基质致密纤维预制件而产生。纤维预制件包括沿着路径连续地延伸的一组纱线，该路径纵向地延伸通过至少两个连续的叶片的预制件部分（242）和通过内罩的预制件部分（220）和外罩的预制件部分（260），并且编织的纤维加强纱线沿着内罩段和外罩段在圆周方向上连续地延伸，连续的叶片在内罩段和外罩段之间延伸。

Description

形成压气机定子或涡轮机喷嘴的涡轮发动机部件以及制造其的方法

发明背景

本发明涉及形成压气机定子或涡轮机喷嘴的涡轮发动机部件。本发明的应用领域特别地是航空发动机领域。然而，本发明也适用于其它的涡轮发动机，例如工业燃气涡轮机。

在涡轮发动机中，压气机和涡轮机组件包括压气机中与定子交替的或在涡轮机中与喷嘴交替的旋转轮。

广泛使用的传统压气机定子包括多个导向叶片，例如其通过焊接固定到外环，该外环具有结构功能和限定气流通道的外侧。在内侧上，非结构的内罩限定气流通道。外环，叶片和内罩通常由金属制造。

常规的涡轮机喷嘴通常地由多个金属扇体组成，通过铸造获得作为单件的每个金属扇体，并且每个金属扇体包括限定气流通道外侧的外罩扇体，限定气流通道内侧的内罩扇体，以及将外罩扇体和内罩扇体连接在一起的叶片。

包括基质所致密的纤维加强的复合材料材料的使用已经被提出用于各种涡轮发动机部件，并且特别地旋转轮翼型、涡轮机翼、涡轮机喷嘴元件或后体元件。对于运转时暴露在高温下的部件，推荐使用陶瓷基质复合（CMC）材料。这种部件的制造包括制造纤维预制件，该纤维预制件形成复合材料的纤维加强和具有接近待要被制造的部件形状的形状，然后用基质致密纤维预制件。使用各种纺织方法，特别地成形通过多层或三维编织制造的纤维坯体，可以获得纤维预制件。

这种复合材料部件是显著的，因为它们具有良好的机械性能，至少比得上相似金属部件的机械性能，但是使用CMC材料时却涉及更低的重量，这些部件在非常高的温度保持它们的机械性能，并且它们由此适于当期望达到涡轮发动机的最高可能运转温度时使用，以改善效率和减少污染排放。

因此，文献EP1526285描述了通过用有机基质致密由三维编织所获得的纤维预制件来制造风扇叶片。文献WO2010/061140和WO2010/103213分别地描述了使用由多层编织所制造的纤维坯体来制造具有由CMC材料所制造的接合的内和/或外平台的叶片和涡轮机环扇体。

文献WO2010/146288描述了CMC涡轮机喷嘴组件，其由内罩扇体和外罩扇体以及在扇体之间延伸的叶片组成，并且通过多层编织的纤维坯体获得，该纤维坯体在喷嘴组件的整个体积上具有纤维加强的连续性。纤维加强包括借由穿过内罩扇体或外罩扇体，沿着两个叶片连续地延伸的纱线，但是所述纱线随后被中断。此外，在沿着内罩和外罩扇体中每个扇体的圆周方向上，没有纤维加强纱线的连续。

文献WO91/15357描述了折叠编织的纤维坯体伸缩方式以制造具有多个叶片的喷嘴扇体。然而，这种折叠同样地不可能确保沿着外罩扇体和沿着内罩扇体的圆周方向上纤维加强的连续。

发明的目的和概述

本发明的目的是提供形成压气机定子或涡轮机喷嘴的涡轮发动机部件，该部件由复合材料制造和具有良好的机械性能。

通过下面的部件达到该目的，该部件包括内罩、外罩、以及在内罩和外罩之间基本上径向地延伸和与其固定的叶片，其中部件的内罩、外罩和叶片由复合材料制造，该复合材料具有基质所致密的编织的纤维加强，并且纤维加强包括沿着路径连续地延伸的一组纱线，该路径纵向地行进通过至少两个连续的叶片和通过内罩和外罩，所述至少两个连续的叶片在内罩段和外罩段之间延伸，具有沿着内罩段的圆周方向上连续地延伸的编织的纤维加强的纱线和具有沿着外罩段的圆周方向上连续地延伸的编织的纤维加强的纱线。

纤维加强可以包括沿着路径连续地延伸的一组纱线，该路径纵向地通过至少三个连续的叶片和交替地通过内罩和外罩，所述至少三个连续的叶片在内罩段和外罩段之间延伸，具有沿着内罩段的圆周方向上连续地延伸的编织的纤维加强的纱线和具有沿着外罩段的圆周方向上连续地延伸的编织的纤维加强的纱线。

纤维加强的纱线的连续有助于赋予良好的机械性能。根据使用条件，部件可以由有机基质复合材料或者由CMC材料制造。

有利地，内罩、外罩和叶片形成由复合材料所制造的单件。

在这种情况下，纤维加强包括沿着路径连续地延伸的一组纱线，该路径沿着内罩和外罩之一沿着其圆周通过，然后接连地通过所有叶片，然后沿着内罩和外罩中另一个沿着其圆周通过。

在变化形式中，涡轮发动机部件由多个扇体组成，每个扇体形成复合材料的单件，该单件具有内罩扇体、外罩扇体、以及在罩扇体之间延伸和与其固定的至少两个叶片，或者实际上至少三个叶片。

在特定的实施方式中，涡轮发动机部件可以包括至少一个凸缘，该凸缘固定于外罩和由其径向地向外延伸。

根据另一个实施方式特征，涡轮发动机部件可以包括壁部分，该壁部分固定于内罩和在其内侧上限定朝向内侧打开的基本上通道截面的凹部。

本发明也寻求提出由单件纤维预制件实现制造这种涡轮发动机部件的方法。

通过下面的方法达到该目的，该方法包括：

·制造包括第一组纱线的编织的纤维预制件，该第一组纱线沿着形成内罩预制件的第一预制件部分的圆周连续地通过，然后接连地沿着形成叶片预制件的第二预制件部分，在纵向方向上通过，并且也圆周地沿着形成外罩预制件的第三预制件部分通过，第一组纱线的纱线借由从一个第二预制件部分到下一个交替地通过第一预制件部分和通过第三预制件部分，沿着所述第二预制件部分连续地通过；和

·用基质致密纤维预制件。

在该方法的特定的实施中，纤维预制件的制造包括：

1）编织具有第一组纱线和第二组纱线的纤维条带，所述第一组纱线在条带的纵向方向上连续地延伸和包括多层平行纱线，用第一组纱线沿着纤维条带的编织段编织第二组纱线，第一组纱线和第二组纱线通过非编织段互相分离开，纤维条带包括：

·第一纤维条带部分，其在对应于第一预制件部分长度的长度上延伸，第一纤维条带部分由与非编织段交替的编织段组成；

·第二纤维条带部分，其紧邻第一部分之后和由与非编织段交替的编织段组成，该第二纤维条带部分的编织段对应于第二预制件部分和具有对应于叶片的纵向尺寸的长度，并且第二纤维条带部分的非编织段形成连续的叶片预制件之间的连接部分；和

·第三纤维条带部分，其紧邻第二部分之后和在对应于第三预制件部分长度的长度上延伸，该第三纤维条带部分由与非编织段交替的编织段所组成；

·第一和第三部分的每个中编织和非编织段的总数量等于叶片的数量。

2）成形纤维条带，包括：

·卷起第一纤维条带部分；

·折叠第二纤维条带部分，以相对于卷起的第一纤维条带部分基本上径向地放置其编织段；和

·卷起第三纤维条带部分；

·通过在卷起的第一纤维条带部分中和在卷起的第三纤维条带部分中交替的非编织段，接合形成连续的叶片预制件之间连接部分的第二纤维条带部分的非编织段。

在这种情况下，通过第一或第三纤维部分的非编织段接合形成两个连续的叶片预制件之间连接部分的第二纤维条带部分的非编织段之后，可以准备编织所述第二纤维预制件部分的非编织段。

用所述第二纤维预制件部分的非编织段中第一组纱线的纱线互连所述第一或第三预制件部分的非编织段中第一组纱线的纱线，可以进行另外的编织。

根据该方法的特征，在远离邻近第二纤维条带部分的其端部的它的端部，第一纤维条带部分延伸有在其整个长度上编织的第四纤维条带部分，这样卷起后，它形成内罩的内衬套。

在这种情况下，可以准备制造纤维预制件以包括所述内衬套的向内折叠的侧部分，以给予向该处的基本上通道形状的截面。

根据该方法的另一个特征，在远离邻近第二纤维条带部分的其端部的它的端部，第三纤维条带部分延伸有沿着其整个长度上编织的第五纤维条带部分，这样卷起后，它形成外罩的外衬套。

在这种情况下，可以准备第五纤维条带部分，其宽度大于第三部分的宽度，并且可以准备制造纤维预制件，以包括向外地折叠的至少一部分所述外衬套，该外衬套相对于第三纤维条带部分侧向地突出。

附图的简要说明

通过阅读下面参考附图的非限制性表示所给出的说明，可以更好地理解本发明，其中：

图1是涡轮发动机的压气机的详细地示意的局部视图。

图2是涡轮发动机的低压涡轮机的详细地示意的局部视图。

图3是在本发明实施方式中，在制造压气机定子的纤维预制件中使用的编织纤维条带的简化平面图。

图4和图5是在图3的平面IV-IV和V-V上简化的截面图。

图6至图12是示意图，表示在成形图3的编织条带以获得压气机定子的纤维预制件中的连续步骤。

图13是在制造图12的压气机定子预制件的阶段，详细地示意的径向半截面图。

图14是从图3的编织条带最后获得的压气机定子预制件的详细地示意的径向半截面图。

图15是本发明的实施方式中单件涡轮机定子预制件的详细地示意的径向半截面图。

图16表示用于由有机基质复合材料制造压气机定子的本发明方法的连续步骤，该有机基质复合材料具有纤维预制件所构成的纤维加强，诸如，例如在图14中所示；和

图17表示由CMC制造压气机定子或涡轮机喷嘴的方法的连续步骤，该CMC具有通过纤维预制件所形成的纤维加强，诸如，例如在图14或图15中所示。

本发明实施方式的详细描述

图1是详细地示意的局部轴向半截面视图，表示涡轮发动机的多级压气机。压气机包括与旋转轮20交替的固定定子10。

每个定子10包括内罩12，多个叶片或翼型14和外罩16。叶片14在内罩12和外罩16之间基本上径向地延伸，并且以规律的方式成角度地分布。在它们的内和外径向端部，叶片14分别地固定于罩12和16。在内侧上，内罩12带有耐磨层11。在外侧上，外罩16固定于凸缘17以连接压气机壳体，例如，在其下游端部附近。相对于通过压气机的空气流动方向使用术语“下游”。

每个旋转轮20具有带内平台22的叶片24。在内平台22下，每个叶片延伸有根部23，该根部23接合在转子25的凹部中。转子25也带有面对相邻定子的耐磨层11的刮擦件21。在它们的外端部，叶片24也可以具有面对耐磨层的刮擦件（未示出），由压气机壳体所支撑的环19带有该耐磨层。

定子10的内罩12和旋转轮20的叶片的内平台23的外面，以及定子10的外罩16和环19的内面限定通过压气机的气流通道，刮擦件与相关的耐磨层配合以提供在内侧上和在旋转轮20的叶片的顶端的密封。

如上所简要地描述的压气机布置是公知的。

图2是示意的局部轴向半截面视图，表示涡轮发动机的多级低压涡轮机。涡轮机包括与旋转轮40交替的固定喷嘴30。

每个喷嘴10具有内罩32，多个叶片或翼型34和外罩36。叶片34在内罩32和外罩36之间径向地延伸，并且它们以规律的方式成角度地分布。在它们的内和外端部，叶片34分别地固定于罩32和36。在内侧上，内罩32带有耐磨层31。在外侧上，外罩36固定于凸缘37以例如，在外罩36的下游端部的附近，连接涡轮机壳体39，并且外罩36固定于部件38，后者在上游端部附近形成中心带。

每个旋转轮40都具有叶片44，该叶片44带有内平台42和外平台44。在内平台下，每个叶片延伸有根部，该根部接合在圆盘43的凹部中。圆盘43带有面对相邻喷嘴的耐磨层31的刮擦件41。在外侧，外平台44带有面对耐磨层的刮擦件，由涡轮机壳体所支撑的环39带有该耐磨层。

喷嘴30的内罩32和旋转轮40的叶片的内平台42的外面，以及喷嘴30的外罩36和旋转轮40的叶片的外平台46的内面限定通过涡轮机的气流通道，刮擦件与相关的耐磨层配合以提供在内侧上和在旋转轮40的叶片的顶端的密封。

如上所简要地描述的低压涡轮机布置是公知的。

形成压气机定子或涡轮机喷嘴和适于在压气机或涡轮机中使用的涡轮发动机部件，诸如图1和2中所述的那些部件，例如，可以由带有纤维加强的复合材料制造，该复合材料包括借由通过内和外罩连续地延伸经过多个连续叶片的纱线。

下面描述用于这种涡轮发动机部件，例如形状与图1的定子10类似的压气机定子的纤维预制件的实施方式，通过用基质致密纤维预制件获得最终部件。

参考附图4至13描述获得（下面所详细地描述的）如图14中所示的纤维预制件100的各个操作。

图3是编织纤维条带200的平面图，该编织纤维条带200可以在各种成形阶段后获得期望的纤维预制件100。在该实施例中，在经线方向上（箭头C）纵向地编织条带200。用纬纱线（箭头T）所编织的部分表示为栅格。在没有被编织的其它部分中，只是示出了经纱线。

条带200包括用于形成内罩预制件部分的第一部分220、用于形成叶片预制件部分的第二部分240和用于形成外罩预制件部分的第三部分260，部分240紧邻地延伸部分220，而部分260紧邻地延伸部分240。部分220在远离邻近部分240的其端部的它的纵向端部，部分220可以紧邻地延伸有部分210，该部分210用于形成内部地衬套内罩的预制件部分。以相似的方式，部分260在远离邻近部分240的其端部的它的纵向端部，部分260可以紧邻地延伸有部分270，该部分270用于形成预制件部分，该预制件用于提供外罩的外衬套。

由部分210、220、240、260和270所组成的条带200，并且一旦通过下述方式已经成形它，该条带200将构成纤维预制件100。自然地，可以连续地编织多个条带200，然后，随后单独地切割分离，以形成预制件100。

部分210和270在它们的整个长度上编织，没有任何编织的中断。

部分220由与非编织段224（即，只有经纱线的段）交替的编织段222组成，并且它具有对应于待要被制造的定子内罩圆周的长度。段222和224的总数量对应于待要制造的定子叶片的数量。编织段222都具有相同的长度。同样地，非编织段224都具有相同的长度，段224的长度基本上等于或稍微大于段222的长度，如下面所解释的。

部分240由与非编织段交替的编织段242组成，编织段242它们本身在段244a和244b之间交替。段242将要构造叶片预制件部分。它们的数量等于待要被制造的压气机中定子叶片的数量以及它们具有基本上等于叶片径向尺寸的长度L。段244a都具有相同的长度λ1，该长度λ1对应于通过内罩的邻近叶片的两个内端部之间连接的距离，如下面所解释的。段244b具有相同的长度λ2，该长度λ2对应于通过外罩的邻近叶片的两个外端部之间连接的距离，如下面所解释的。

部分260由与非编织的段264交替的编织段262制成，并且它具有对应于待要被制造的定子的外罩长度的长度。段262和264的总数量对应于待要被制造的定子中叶片的数量。段262都具有相同的长度。同样地，段264都具有相同的长度，段264的长度基本上等于或稍微大于段262的长度，如下面所解释的。

部分220的宽度对应于内罩的轴向尺寸，而部分260的宽度对应于外罩的轴向尺寸，在所考虑的实施例中这两个尺寸基本上相等。

部分240中编织段242的宽度对应于当叶片平投影时叶片的最大宽度。在该实施例中，它小于部分220和260的宽度，这样邻近条带200的部分240的纵向边缘的经纱线由此不被编织。

部分210的宽度基本上等于部分220和260的宽度。

部分270的宽度大于部分260的宽度，根据用条带部分270所待要被制造的预制件部分的轮廓，通过在条带200的一侧或两侧上添加经纱线获得部分270。在所示实施例中，经纱线只添加在一侧上。

条带200的编织部分中的编织是具有多层经纱线和多层纬纱线的三维编织或多层编织，以及具有在给定层的纬纱线中纬纱线互连多层经纱线的经纱线。

可以使用联锁类型的织法进行编织，如图4和图5中所示，其表示分别在编织段222和在编织段242中的编织平面。可以选择其它多层织法，例如，多层缎织、多层斜织或多层平织类型织法。可以参考文献WO2006/136755，其内容在这里以参考文献的形式并入。应该观察到也可以使用多种不同织法进行编织，特别是在经纱线的外层中，至少在部分240中使用缎织类型两维织法，以给出叶片预制件部分的平滑表面外观。

在所示的实施例中，用四层经纱线C1、C2、C3和C4和用三层纬纱线T1、T2和T3编织第一条带200。自然地，根据给定重量纱线的条带200的期望厚度，经纱线层的数量和纬纱线层的相应数量可以具有其它数值。纤维条带200的厚度对应于待要被制造的预制件部分厚度中的最大厚度。对于优选地具有小于其它部分厚度的厚度的部分，例如，叶片预制件部分，可以在更少数量的经纱线上进行条带200的相应部分240的编织。在已经编织条带200以后和成形它之前，可以排除沿着没有被编织的部分240的整个长度，沿着其纵向边缘（图5）和可能地也横穿其厚度的经纱线的段。

下面参考图6至12描述从编织的条带200制造预制件100。

第一步骤（图6）包括在整个圆周上缠绕部分220，同时卷起部分210备用。

在第二步骤中（图7），部分240都绕着缠绕的部分220的轴线蛇腹样折叠，同时编织段242径向地延伸，并且非编织段244a穿过非编织段224，以从编织的部分220内侧突出。编织段242用于形成叶片预制件部分。

在第三步骤中（图8），形成在内侧上段242之间连接的非编织段244a被编织，以相对于缠绕的部分220将它们固定在适当位置。使用纬纱线进行该另外的编织（用圆点表示），而使用三维或多层织法添加纬纱线。有利地，进行编织确保非编织段244a中各个经纱线层的经纱线被互连以及确保非编织段244a的经纱线层的经纱线和非编织段224的经纱线层的经纱线被互连，以固定编织段242的内端部到部分220上，即，以固定叶片预制件部分到内罩预制件部分。应该观察到卷起的部分220被与部分240的第一非编织段244a₁穿插的（在经线方向上）部分220的第一非编织段224₁所终止，也对段224₁和244a₁进行另外的编织。

在所示的实施例中，非编织段244a完全地整合在非编织段224中。这种整合可以仅仅是部分的，其中段244a的部分在内侧上从部分220突出。

在部分240已经被完全地折叠后可以进行段244a的另外的编织，或者正在进行折叠时逐渐地进行段244a的另外的编织。

在第四步骤中（图9），沿着完整的圆周缠绕部分260，同时卷起部分270备用。通过使部分240的非编织段244b穿过非编织段264进行部分260的缠绕，以从缠绕的部分260的外侧突出。

在第五步骤中（图10），形成外侧上段242之间连接的非编织段244b被编织以相对于缠绕的部分260将它们固定在适当位置。在变化形式中，当缠绕部分260时可以逐渐地进行该编织。使用三维或多层织法，用另外的纬纱线进行该另外的编织。有利地，进行编织确保非编织段244b中各个经纱线层的经纱线被互连以及确保非编织段244b中经纱线层的经纱线和非编织段264的经纱线段的经纱线被互连，以固定编织段222的外端部到部分260上，即，以固定叶片预制件部分到外罩预制件部分。应该观察到卷起的部分260被与部分260的最后非编织段264_n穿插的部分240的最后非编织段224b_n所终止，也对这两段进行另外的编织。在所示的实施例中，非编织段244b完全地整合在非编织段264中。这种整合可以仅仅是部分的，其中段244b的部分在部分260的外侧上突出。

可以人工地进行第三和第五步骤中另外的编织。

在第六步骤中（图11），沿着接触缠绕部分220的完整圆周缠绕部分210，以形成构造用于内罩的内衬套的预制件部分。

在第七步骤中（图12）沿着接触缠绕部分260的完整圆周缠绕部分270，以形成构造用于外罩的外衬套的预制件部分。可选地，可以进行缠绕部分210和220之间以及同样地缠绕部分270和260之间的接合，例如通过缝合的接合。

图13是在制造纤维预制件100这个阶段的径向半截面图。

应该观察到可以在支撑工具，例如包括杆的支撑工具的帮助下进行纤维条带的成形，当折叠部分240时，非编织段244a、244b通过杆，移除杆以能够在第三和第四步骤期间对这些非编织段进行另外的编织。

将要构造叶片预制件部分的编织部分242在它们内端部和外端部是等距离的。因此，部分220的非编织段224可以稍微比编织段222长，以适应纤维条带200的厚度。同样地，在部分260中，非编织段264可以稍微比编织段262长，以适应编织条带200的厚度。也可以使具有编织段的部分220和260与非编织段具有基本上相同的长度，编织部分220和260，它们具有的长度比缠绕后它们的最终圆周短一点，并且用向外所施加的张力缠绕部分220和260。

随后，在成形机工具中进行成形以获得预制件100（图14），该预制件100形状接近待要被制造的定子的形状。在该成形期间，给予对应于编织部分242的叶片预制件140期望的轮廓，成形内衬套210以给它用于获得预制件部分110的通道截面，该预制件部分110限定内罩的预制件部分120内侧上用于耐磨材料的凹部，以及成形外衬套270以获得用于在外罩的预制件部分160外侧上紧固件凸缘的预制件部分170。

根据期望用于预制件部分211的尺寸选择编织部分210的宽度。在该实施例中，它等于部件220的宽度。在该实施例中，部分270的宽度大于部分260的宽度，以能够形成凸缘预制件部分170。

图15表示用于涡轮机喷嘴的纤维预制件300，例如，其形状类似于如图2中所示喷嘴30的形状。通过与上述参考图3至14的方法相似的方法获得预制件300。预制件300包括将要形成耐磨层凹部的预制件部分310、内罩预制件部分320、喷嘴叶片预制件部分342、外罩预制件部分360和用于外罩外侧上紧固件凸缘和中心带的预制件部分370和380。

通过用基质致密预制件100或300最终获得由复合材料所制造的压气机定子或涡轮机喷嘴。根据使用情况，选择构成纤维预制件的纤维和构成基质的材料。在压气机定子中，至少在压气机的上游第一级，可以使用由碳或玻璃纤维和有机基质（聚合物基质）所制造的复合材料。当使用温度高时，特别地用于压气机的下游级中涡轮机喷嘴或用于压气机定子，使用带有碳或陶瓷纤维和陶瓷基质的陶瓷基质复合（CMC）材料。

用由有机基质复合材料所制造的部件时（图16），纤维条带200在其成型机工具中被成形（步骤502），通过注射或通过浸泡用树脂浸渍所得到的预制件（步骤504），以及进行树脂固化热处理（步骤506）。此后，特别地在内罩和外罩上，在用于耐磨材料的凹部上，在紧固件凸缘上以及在中心带上可以进行精加工。例如，树脂是聚合物基质前体树脂，诸如环氧树脂、双马来酰亚胺树脂或聚酰亚胺树脂。

对于由CMC所制造的部件（图17），成形前，在编织的纤维条带200的纤维上形成用于CMC材料去脆化的薄第一相间涂层（步骤602）。通过化学蒸汽渗透形成例如，热解碳（PyC）、氮化硼（BN）或硼掺杂碳（BC）的相间涂层，其厚度相对较小，例如，不大于100纳米，以保持纤维条带被变形的能力。

使用成形机工具成形设有第一相间涂层的纤维条带200（步骤604）以获得预制件，诸如100或300。固结预制件的形状（步骤606），同时其被固定在成型机工具中。使用碳前体树脂，例如酚醛树脂或陶瓷树脂，或者陶瓷前体树脂，例如聚硅氨烷树脂或聚硅氧烷树脂作为碳化硅SiC的前体，通过浸渍、通过渗透或通过注射进行固结。树脂已经固化和热解后，可以从成型机工具中移除固结的预制件。选择固结树脂的量，这样热解残留物足够，优选地仅仅刚好足够将预制件的纤维粘合在一起，这样可以处理预制件，同时在没有支撑工具的帮助下保持其形状。

固结后，通过CVI可以形成第二相间涂层（步骤608）以获得全部的纤维-基质中间相，其具有足够的厚度以能够进行CMC材料的去脆化功能，例如，通过PyC、BN或BC构造第二相间涂层，并且其厚度优选地小于100纳米。

此后，用陶瓷基质进行致密。可以通过CVI进行致密。举例说明，由SiC可以制造基质，或者基质可以是自固化基质，例如，包括三元Si-B-C系统或碳化硼B₄C的基质相。文献US5246736和US5965266描述了CVI如何可以用于获得这种固化基质。可以在由步骤612所分开的两个循环610和614中进行CVI致密，步骤612是对部件进行精加工。

上述类型参考图17的方法本身是已知的。可以参考文献US2010/0015428，其内容在这里通过参考文献被并入为，并且可以参考文献WO2010/103213，其描述了用于制造由CMC所制成涡轮机环组件的方法。

致密后所获得的单件部件可以用作，诸如完整的压气机定子或用作完整的涡轮机喷嘴。在变化形式中，特别地用于涡轮机喷嘴，部件可以被切割成扇体，每个扇体包括内罩扇体、外罩扇体和至少两个叶片，或者可能地至少三个叶片，当需要这样时特别地方便组装。

因此，使用单件部件或使用扇体，本发明是显著的，因为制造预制件的方式使得纤维加强纱线能够沿着路径连续，该路径通过穿过内罩和外罩，纵向地穿过至少两个连续的叶片，或者通过交替地穿过罩和外罩，纵向地通过至少三个连续的叶片，同时这种连续性有助于赋予高度的机械强度。在沿着内罩和外罩段也存在纤维加强纱线的连续，其中至少两个或至少三个连续的叶片在这两段之间延伸。

对于形成单件压气机定子或涡轮机喷嘴的部件，纤维加强包括沿着部件连续地延伸的纱线，该纱线沿着内罩或外罩之一绕着其圆周延伸，然后连续地通过所有的叶片，从一个到另一个交替地穿过外罩和内罩，以及然后沿着另一个罩行进。

Claims (17)

1.一种涡轮发动机部件，其形成压气机定子或涡轮机喷嘴并且包括内罩、外罩、以及在内罩和外罩之间基本上径向地延伸和与其固定的叶片，其中部件的内罩、外罩和叶片由复合材料制造，该复合材料具有由基质所致密的编织的纤维加强，并且纤维加强包括沿着路径连续地延伸的一组纱线，该路径纵向地行进通过至少两个连续的叶片和通过内罩和外罩，所述至少两个连续的叶片在内罩段和外罩段之间延伸，具有沿着内罩段的圆周方向上连续地延伸的编织的纤维加强的纱线和具有沿着外罩段的圆周方向上连续地延伸的编织的纤维加强的纱线。

2.根据权利要求1的涡轮发动机部件，其中纤维加强包括沿着路径连续地延伸的一组纱线，该路径纵向地通过至少三个连续的叶片和交替地通过内罩和外罩，所述至少三个连续的叶片在内罩段和外罩段之间延伸，具有沿着内罩段的圆周方向上连续地延伸的编织的纤维加强的纱线和具有沿着外罩段的圆周方向上连续地延伸的编织的纤维加强的纱线。

3.根据权利要求1或2的涡轮发动机部件，其中内罩、外罩和叶片形成由复合材料所制造的单件。

4.根据权利要求3的涡轮发动机部件，其中纤维加强包括沿着路径连续地延伸的一组纱线，该路径沿着内罩和外罩之一沿着其圆周通过，然后接连地通过所有叶片，然后沿着内罩和外罩中另一个沿着其圆周通过。

5.根据权利要求1或2的涡轮发动机部件，涡轮发动机部件由多个扇体组成，每个扇体形成复合材料的单件，该单件具有内罩扇体、外罩扇体、以及在罩扇体之间延伸和与其固定的至少两个叶片。

6.根据权利要求1或2的涡轮发动机部件，涡轮发动机部件由多个扇体组成，每个扇体形成复合材料的单件，该单件具有内罩扇体、外罩扇体、以及在罩扇体之间延伸和与其固定的至少三个叶片。

7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的涡轮发动机部件，进一步包括至少一个凸缘，该凸缘固定于外罩和由其径向地向外延伸。

8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的涡轮发动机部件，进一步包括固定于内罩的部分，该部分在其内侧上限定朝向内侧打开的基本上通道截面的凹部。

9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的涡轮发动机部件，其由陶瓷基质复合材料所制造。

10.一种制造形成压气机定子或涡轮机喷嘴的涡轮发动机部件的方法，该部件具有内罩、外罩、以及在内罩和外罩之间基本上径向地延伸和与其固定的叶片，该方法包括：

·制造包括第一组纱线的编织的纤维预制件，该第一组纱线沿着形成内罩预制件的第一预制件部分的圆周连续地通过，然后接连地沿着形成叶片预制件的第二预制件部分，在纵向方向上通过，并且也圆周地沿着形成外罩预制件的第三预制件部分通过，第一组纱线的纱线借由从一个第二预制件部分到下一个交替地通过第一预制件部分和通过第三预制件部分，沿着所述第二预制件部分连续地通过；和

·用基质致密纤维预制件。

11.根据权利要求10的方法，其中纤维预制件的制造包括：

1）编织具有第一组纱线和第二组纱线的纤维条带，所述第一组纱线在条带的纵向方向上连续地延伸和包括多层平行纱线，用第一组纱线沿着纤维条带的编织段编织第二组纱线，第一组纱线和第二组纱线通过非编织段互相分离开，纤维条带包括：

·第一纤维条带部分，其在对应于第一预制件部分长度的长度上延伸，第一纤维条带部分由与非编织段交替的编织段组成；

·第二纤维条带部分，其紧邻第一部分之后和由与非编织段交替的编织段组成，该第二纤维条带部分的编织段对应于第二预制件部分和具有对应于叶片的纵向尺寸的长度，并且第二纤维条带部分的非编织段形成连续的叶片预制件之间的连接部分；和

·第三纤维条带部分，其紧邻第二部分之后和在对应于第三预制件部分长度的长度上延伸，该第三纤维条带部分由与非编织段交替的编织段所组成；

·第一和第三部分的每个中编织和非编织段的总数量等于叶片的数量；和

2）成形纤维条带，包括：

·卷起第一纤维条带部分；

·折叠第二纤维条带部分，以相对于卷起的第一纤维条带部分基本上径向地放置其编织段；和

·卷起第三纤维条带部分；

·通过在卷起的第一纤维条带部分中和在卷起的第三纤维条带部分中交替的非编织段，接合形成连续的叶片预制件之间连接部分的第二纤维条带部分的非编织段。

12.根据权利要求11的方法，其中通过第一或第三纤维部分的非编织段接合形成两个连续的叶片预制件之间连接部分的第二纤维条带部分的非编织段之后，编织所述第二纤维预制件部分的非编织段。

13.根据权利要求12的方法，其中用所述第二纤维预制件部分的非编织段中第一组纱线的纱线互连所述第一或第三预制件部分的非编织段中第一组纱线的纱线，进行编织。

14.根据权利要求9至11中任一权利要求所述的方法，其中在远离邻近第二纤维条带部分的其端部的它的端部，第一纤维条带部分延伸有在其整个长度上编织的第四纤维条带部分，这样卷起后，它形成内罩的内衬套。

15.根据权利要求14的方法，其中纤维预制件的制造包括所述向内折叠所述内衬套的侧部分，以给予向该处的基本上通道形状的截面。

16.根据权利要求11至15中任一权利要求所述的方法，其中在远离邻近第二纤维条带部分的其端部的它的端部，第三纤维条带部分延伸有沿着其整个长度上编织的第五纤维条带部分，这样卷起后，它形成外罩的外衬套。

17.根据权利要求16的方法，其中第五纤维条带部分的宽度大于第三部分的宽度，并且纤维预制件的制造包括向外地折叠至少一部分所述外衬套，该外衬套相对于第三纤维条带部分侧向地突出。

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