CN104395515A - 通过三维编织方法编织的单件的纤维坯件用于制备涡轮发动机风扇的用复合材料制成的封闭盒结构平台 - Google Patents

通过三维编织方法编织的单件的纤维坯件用于制备涡轮发动机风扇的用复合材料制成的封闭盒结构平台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及通过三维编织方法编织的单件的纤维坯件(100)，该纤维坯件用于制备涡轮发动机风扇的由复合材料制成的封闭盒结构平台。在所述纤维坯件的每个平面内，一组经纱与所述纤维坯件的第一部分(102)、第二部分(104)以及第三部分(106)的纬纱层互连，同时形成封闭非互连区域(108)，该封闭非互连区域沿经纱方向在非互连上游界限(108a)和非互连下游界限(108b)之间的所述纤维坯件的尺寸的一个片段上将所述第二部分与所述第一部分分离，以及同时形成至少一个开口非互连区域(110)，该至少一个开口非互连区域沿经纱方向从非互连界限(110a)到所述纤维坯件的下游边缘(100c)的所述纤维坯件尺寸的一个片段上将所述第三部分与所述第二部分分离。本发明还涉及一种通过使用这种纤维坯件制造用于涡轮发动机风扇的由复合材料制成的封闭盒结构平台的预制件的方法。

Description

通过三维编织方法编织的单件的纤维坯件用于制备涡轮发动机风扇的用复合材料制成的封闭盒结构平台
背景技术
本发明涉及通过三维(3D)编织制造纤维坯件的通常领域，所述纤维坯件用于航空涡轮发动机风扇的由复合材料制造的叶片平台。
用于涡轮发动机的风扇叶片平台，特别地用于涡轮喷气发动机，被布置在风扇叶片之间以在风扇的进气锥中延伸。它们特别地用于限定进入风扇的环形进气通道内侧，所述通道通过外壳被限定在外侧上。
已知借助于复合材料用于制造航空涡轮发动机的各种部件。因此，可通过制造纤维预制件并用基质增密该预制件而获得复合材料部件。在预期的应用中，预制件可由玻璃纤维，碳纤维或陶瓷纤维制成，并且基质可用由有机材料(聚合物)，碳或陶瓷制成。
对于呈现相对复杂的几何形状的部件，还已知的是通过3D或多层编织制造纤维坯件单件或纤维结构单件，并将纤维结构成形以获得具有接近于需要制成的部件的形状的纤维预制件。
因此已经提出建议使用三维编织制造平台的π形截面的纤维预制件。包括一个底座和两个支架的这种带有π形截面的平台形成了从底座表面延伸以及用于加强平台的加强肋，以避免平台在由风扇的旋转速度所产生的离心力下的任何运动。
对于这种平台，已经发现的是，仅仅存在加强肋并不总给出足够强度的抗离心力。因此已经发现有必要在加强肋的自由端之间增加一个壁，以在平台的底座下形成封闭的盒结构，以加强其强度。不幸地，这意味着在平台预制件的加强肋上提供覆盖物，由于所涉及纤维的尺寸，该操作很难实施。因此，该操作很容易导致不合格的部件。
发明目的和内容
因此本发明的一个目的是通过三维编织提供单件的纤维坯件，该纤维坯件用于涡轮发动机风扇的用复合材料制成的封闭盒结构平台。
在本发明的第一方面，由通过三维编织单件的纤维坯件实现了该目的，所述纤维坯件具有相对的表面并具有：
第一部分、第二部分和第三部分，每个部分都包括多个纬纱层以及每个部分都在其相对表面之间形成所述纤维坯件厚度的一部分，所述纤维坯件的纬纱成列布置，每列纬纱在三个部分内均有分布；
在所述纤维坯件的每个平面内，一组经纱与所述第一部分、所述第二部分以及所述第三部分的纬纱层互连，同时形成：
封闭非互连区域沿经纱方向在非互连上游界限和非互连下游界限之间的所述纤维坯件的尺寸的一个片段上将所述第二部分与所述第一部分分离；以及
至少一个开口非互连区域沿经纱方向从非互连界限到所述纤维坯件的下游边缘的所述纤维坯件的尺寸的一个片段上将所述第三部分与所述第二部分分离；
一个或多个第一经纱，该一个或多个第一经纱与邻近所述封闭非互连区域的所述纤维坯件的第一部分内的纬纱层互连，以及在所述封闭非互连区域之前和之后与所述纤维坯件的第二部分内的纬纱层互连；
一个或多个第二经纱，该一个或多个第二经纱与邻近所述开口非互连区域的所述纤维坯件的第二部分内的纬纱层互连，以及在所述封闭非互连区域之前和之后与所述纤维坯件的第一部分内的纬纱层互连；
一个或多个第三经纱，该一个或多个第三经纱与邻近所述开口非互连区域的所述纤维坯件的第二部分内的纬纱层互连，以及在所述开口非互连区域之前与所述纤维坯件的第三部分内的纬纱层互连；以及
一个或多个第四经纱，该一个或多个第四经纱与邻近所述开口非互连区域的所述纤维坯件的第三部分内的纬纱层互连，以及在所述开口非互连区域之前与所述纤维坯件的第二部分内的纬纱层互连。
这种三维编织可以制造用于制备平台的纤维坯件单件，所述平台在平台的底座下具有封闭盒结构，所述盒结构用于限定进入风扇的环形进气通道的内侧。
在一个实施方式中，所述纤维坯件进一步包括一个或多个第五经纱，所述一个或多个第五经纱在封闭非互连区域之前以及邻近所述封闭非互连区域与所述纤维坯件的第一部分内的纬纱层互连，以及在所述封闭非互连区域之后与所述纤维坯件的第二部分内的纬纱层互连；以及一个或多个第六经纱，所述一个或多个第六经纱在所述封闭非互连区域之前以及邻近所述封闭非互连区域与所述纤维坯件的第二部分内的纬纱层互连，以及在所述封闭非互连区域之后与所述纤维坯件的第一部分内的纬纱层互连。
所述第五经纱和第六经纱的路径有益地在至少一个过渡区域中交叉，所述过渡区域在所述纤维坯件内从所述封闭非互连区域的下游界限延伸，所述过渡区域在经纱方向延伸的距离大于相邻纬纱列之间的步距。这种交叉加强了所述封闭非互连区域的下游界限并可导致纱线上的更少压力，同时展开与所述封闭非互连区域相邻的所述纤维坯件的一部分。
所述开口非互连界限区域的非互连界限在经纱方向可位于所述封闭非互连区域的上游和下游界限之间。
在另一实施方式中，所述纤维坯件进一步包括第二开口非互连区域，所述第二开口非互连区域沿经纱方向从与所述下游边缘相对的所述纤维坯件的上游边缘直到非互连界限的所述纤维坯件的尺寸的一个片段将所述第二部分与所述第三部分分离。
所述第三经纱可与邻近所述开口非互连区域的所述纤维坯件的第二部分内的纬纱层互连，以及在所述纤维坯件的第三部分内与在所述开口非互连区域之间的纬纱层互连，并且所述第四经纱可与邻近所述开口非互连区域的所述纤维坯件的第三部分内的纬纱层互连，以及在所述纤维坯件的第二部分内与在所述开口非互连区域之间的纬纱层互连。
所述开口非互连区域的非互连界限沿经纱方向可位于所述封闭非互连区域的上游和下游界限之间。
在另一实施方式中，所述纤维坯件进一步包括两个封闭非互连区域，所述两个封闭非互连区域沿经纱方向在所述封闭非互连区域的上游界限和下游界限之间的所述纤维坯件的尺寸的一个片段上将所述第二部分与所述第三部分分离，所述两个封闭非互连区域形成具有蜂窝结构布置的平台盒结构。这种蜂窝结构布置可以加强所述平台的盒结构的抗弯强度，同时控制厚度。
在这种情况下，一个或多个第六经纱可在所述两个封闭非互连区域之前和之后与所述纤维坯件的第二部分内的纬纱层互连，以及一个或多个第七经纱可在所述两个封闭非互连区域之前和之后与所述纤维坯件的第三部分内的纬纱层互连，所述第六经纱和所述第七经纱的路径在三处交叉，以形成所述两个非互连区域。
同样，一个或多个第八经纱可在所述两个封闭非互连区域之前与所述纤维坯件的第二部分内的纬纱层互连，以及在所述两个封闭非互连区域之后与所述纤维坯件的第三部分内的纬纱层互连，以及一个或多个第九经纱可在所述两个封闭非互连区域之前与所述纤维坯件的第三部分内的纬纱层互连，以及在所述两个封闭非互连区域之后与所述纤维坯件的第二部分内的纬纱层互连，所述第八经纱和所述第九经纱的路径在所述两个封闭非互连区域的中部区域内交叉。
不管实施方式如何，与所述纤维坯件的相对表面相邻的纬纱外层有利地与相同经纱编织，该相同经纱在所述纤维坯件的整个尺寸上在经纱方向连续地延伸，从而保持纱线在表面上的连续性。
在本发明的第二方面，本发明的目的通过如上限定的但经纱和纬纱互换的纤维坯件实现。
在本发明的第三方面，本发明提供了一种制造用于涡轮发动机风扇的由复合材料制成的封闭盒结构平台的预制件的方法，所述方法包括通过成形如在本发明的第一方面限定的纤维坯件来制造纤维预制件，所述成形包括展开与所述封闭非互连区域和开口非互连区域相邻的所述纤维坯件的第一部分和第二部分的片段，在所述封闭非互连区域之后切掉所述纤维坯件的第一和第二部分的片段，以及用基质增密所述预制件。
在本发明的第四方面，本发明提供了一种制造用于涡轮发动机风扇的由复合材料制成的封闭盒结构平台的预制件的方法，所述方法包括通过成形如在本发明的第二方面限定的纤维坯件来制造纤维预制件，所述成形包括展开与所述封闭非互连区域以及所述第一和第二开口非互连区域相邻的所述纤维坯件的第一部分和第二部分的片段，在所述封闭非互连区域之前和之后切掉所述纤维坯件的第一和第二部分的片段，以及用基质增密所述预制件。
所述成形可进一步包括成形位于所述封闭非互连区域的上游界限和下游界限之间的所述纤维坯件的第二和第三部分的片段，以在所述平台的盒结构内形成起伏。设置有起伏的盒结构呈现了改进的抗弯强度，同时控制了厚度。
在本发明的第五方面，本发明提供了一种用于涡轮发动机风扇的由复合材料制成的封闭盒结构平台，所述平台通过本发明的第三或者第四方面的方法获得。
附图说明
参考附图的以下描述，本发明的其它特征和优点变得明显，所述描述示出了非限制性的实施方式。在图中：
·图1是用于涡轮发动机风扇的由复合材料制成的封闭盒结构平台的示意图；
·图2是在本发明的一个实施方式中，3D编织纤维坯件的平面的示意图；
·图3A、3B和3C是图2的放大视图；
·图4-6是示出了图2的纤维坯件如何成形以获得用于盒结构平台的预制件的充分图解剖面视图；
·图7A、7B和7C是通过成形分别对应于图3A、3B和3C的视图的纤维坯件而获得的所述预制件的平面视图；
·图8是在本发明的另一实施方式中，3D编织纤维坯件的平面的图解视图；
·图9是图8的放大视图；
·图10和11是示出了图8的纤维坯件如何成形以获得用于盒结构平台的预制件的充分图解剖面视图；
·图12是通过成形图8的纤维坯件而获得的预制件的平面的局部视图；
·图13和14是在本发明的变型实施方式中，用于封闭盒结构平台的预制件的横截面视图；以及
·图15是用于获得图14的平台预制件的纤维坯件的平面的局部视图。
具体实施方式
图1是用于涡轮发动机风扇的由复合材料制成的封闭盒结构平台10的充分图解视图。
平台10包括底座12与两个支架14和16，底座12具有顶表面12a和底表面12b，支架14和16形成加强肋并从底表面12b延伸。在两个支架的底端，两个支架14和16由加强肋壁18连接在一起，以在底座12下形成封闭盒结构20，如在图1中由阴影表示。
平台10安装在两个风扇叶片之间的叶片根部附近的间隙中，以限定进入风扇的环形进气通道的内侧，所述通道由风扇壳体限定在外侧上。
图2是在喷射树脂或用基质增密、以及可能加工之前，三维编织纤维坯件100的经纱平面的图解视图，平台纤维预制件可由该三维编织纤维坯件100形成，从而获得由复合材料制成的风扇平台，如图1所示的平台。
在三维编织中，应该理解的是，经纱遵循弯曲的路径，以与属于不同纬纱层的除了非互连区域之外的纬纱互连，应该理解的是，特别地当使用互锁编织时，三维编织可在表面包括二维编织。可以使用各种三维编织，比如互锁编织、多缎纹编织或多平纹编织，例如特别地在文献WO2006/136755中所描述的。
在图2中，纤维坯件100具有相对表面100a和100b，并且其包括第一部分102，第二部分104和第三部分106，第二部分104定位在其他两个部分102和106之间。这三个部分在其相对表面100a和100b之间分别形成纤维坯件厚度的第一、第二和第三部分。
纤维坯件的每个部分102到106具有多个叠置的纬纱层，在实施例中示出了四个，根据所需厚度，对于纬纱的数量可以是不少于两个的任何所需数量。此外，在部分102到106内纬纱层的数量可彼此不同。纬纱成列布置，每个都包括纤维坯件的第一、第二和第三部分的纬纱。
沿经纱方向(c)在纤维坯件100的尺寸的一个片段上，纤维坯件的第一部分102和第二部分104通过封闭非互连区域108彼此完全地分离，该封闭非互连区域108在该非互连区域的上游界限108a和下游界限108b之间延伸。在本文中使用的术语“封闭”非互连区域是指其两端部被封闭的区域并且该区域不具有穿过其中的任何经纱以分别与属于纤维坯件100的第一部分102和第二部分104的层内的纬纱互连。
沿经纱方向在纤维坯件100的尺寸的另一个片段上，纤维坯件的第二部分104和第三部分106通过开口非互连区域110彼此完全地分离，该开口非互连区域110从非互连界限110a延伸到纤维坯件的下游边缘100c。在本文中使用的术语“开口”非互连区域是指在一端封闭且在另一端为开口的区域并且该区域不具有穿过其中的任何经纱以分别与属于纤维坯件100的第二部分104和第三部分106的层内的纬纱互连。
在该实施方式中，开口非互连区域110的非互连界限110a在经纱方向位于封闭非互连区域108的上游界限108a和下游界限108b之间。
除了在封闭非互连区域108和在开口非互连区域110外，纬纱层在多个经纱层c11到c22上由经纱互连。
特别地在图3A到3C所示的实施例中，相同的第一经纱c15与邻近封闭非互连区域108的纤维坯件的第一部分102内的纬纱层互连，以及在封闭非互连区域之前和之后与纤维坯件的第二部分104内的纬纱层互连，即在封闭非互连区域的上游界限108a之前和在下游界限108b之后与纤维坯件的第二部分104内的纬纱层互连。自然地，该互连可通过多个第一经纱实施。
相反地，相同的第二经纱c14与邻近开口非互连区域110的纤维坯件的第二部分104内的纬纱层互连，以及在封闭非互连区域之前和之后与纤维坯件的第一部分102内的纬纱层互连。自然地，该互连可通过多个第二经纱实施。
因此，经纱c15的路径和经纱c14的路径在封闭非互连区域108的上游界限108a以及在该封闭非互连区域的下游界限108b处交叉。
以同样的方式，仍然在图3A到3C的实施例中，相同的第三经纱c19与邻近开口非互连区域110的纤维坯件的第二部分104内的纬纱层互连，以及在开口非互连区域之前与纤维坯件的第三部分106的纬纱层互连，即在该开口非互连区域的非互连界限110a之前与纤维坯件的第三部分106的纬纱层互连。自然地，该互连可通过多个第三经纱实施。
相反地，相同的第四经纱c18与邻近开口非互连区域110的纤维坯件的第三部分106内的纬纱层互连，以及在该开口非互连区域之前与纤维坯件的第二部分104内的纬纱层互连。自然地，该互连可通过多个第四经纱实施。
因此，经纱c19的路径和经纱c18的路径在开口非互连区域110的非互连界限110a处交叉。
此外，第五经纱c12和c13在封闭非互连区域108之前以及邻近封闭非互连区域108与纤维坯件的第一部分102内的纬纱层互连，并在封闭非互连区域后与纤维坯件的第二部分104内的纬纱层互连。
同样，第六经纱c16和c17在封闭非互连区域108之前以及邻近封闭非互连区域108与纤维坯件的第二部分104内的纬纱层互连，并在封闭非互连区域后与纤维坯件的第一部分102内的纬纱层互连。
如图3C所示，第五纱线c12与c13的路径和第六经纱c16与c17的路径在过渡区域112交叉，该过渡区域112在纤维坯件内从封闭非互连区域108的下游界限108b延伸。该过渡区域112沿经纱方向延伸的距离大于相邻的纬纱列之间的步距p，如延伸的距离等于2p。
在第五经纱c12与c13和第六经纱c16与c17之间的这种交叉加强了封闭非互连区域108的下游界限108b，并且可导致在纱线上的更少压力并同时展开邻近该封闭非互连区域的纤维坯件的一部分。
使用沿经纱方向在纤维坯件的整个尺寸内连续延伸的相同经纱，分别为c11和c22，编织邻近纤维坯件100的相对表面100a和100b的纬纱外层。例如，对于经纱c11和c22可以使用表面缎纹编织。同样，对于在由封闭非互连区域108分离的纤维坯件的第一和第二部分的那些片段内的经纱c14和c15，以及对于在由开口非互连区域110分离的纤维坯件的第二和第三部分的那些片段内的经纱c18和c19，也可以使用表面缎纹编织。
用于封闭盒结构平台(如图1所示的平台)的纤维预制件可从在以下描述的的这种纤维坯件获得。
在编织后，纤维坯件100呈现了在图4中充分图解示出的形状。在与封闭非互连区域108和开口非互连区域110相邻的纤维坯件内的第一和第二部分102和104的片段展开如图5所示，而不操作纤维坯件的第三部分106。在这种展开最后获得的最终预制件在图6中示出。
这些纤维坯件片段的展开更特别地在图7A到7C中示出。特别地，图7A对应于图3A的放大视图并示出了与封闭非互连区域相邻的纤维坯件的第一部分102的片段如何展开。该展开以垂直于与封闭非互连区域相邻的纤维坯件的第二部分的片段进行。
图7B同样示出了在对应于图3B的放大视图的纤维坯件的区域内实施的展开。在这个实施例中，与开口非互连区域相邻的纤维坯件的第二部分104的片段垂直于与开口非互连区域相邻的纤维坯件的第三部分106的片段展开。
最后，图7C示出了对应于图3C的放大视图的在纤维坯件的区域内实施的展开，即在封闭非互连区域108的下游界限108b处。在该区域内，与封闭非互连区域相邻的纤维坯件的第二部分104的片段垂直于与封闭非互连区域相邻的纤维坯件的第一部分102的片段展开。在该展开后，位于封闭非互连区域以外的纤维坯件的第一和第二部分的片段，即超出非互连区域108的下游端部108b，沿剖切平面D被切掉(参见图6)。
因此纤维坯件100的成形使得可以获得用于以上参考图1所述封闭盒结构平台的预制件。
图8是示出了用于获得本发明另一实施方式中封闭盒结构的平台的在三维编织的纤维坯件100'内的经纱平面的示图。在图8的纤维坯件100'和图2的纤维坯件100之间共同的部件采用相同的附图标记并且不再描述。
纤维坯件100'不同于图2的纤维坯件在于：沿经纱方向(c)在第二部分104和第三部分106之间的纤维坯件片段上存在第二开口非互连区域110'，该第二开口非互连区域110'从与其下游边缘100c相对的纤维坯件的上游边缘100d延伸到非互连界限110'a。
为此，以及更特别地如图9所示，相同的第三经纱c19与邻近这两个开口非互连区域110、110'的纤维坯件100'的第二部分104内的纬纱层互连，以及与在这些开口非互连区域之间的纤维坯件的第三部分106内的纬纱层互连，即在这些开口非互连区域的各自的非互连界限110'a和110a之间与纤维坯件的第三部分106内的纬纱层互连。
同样，相同的第四经纱c18与邻近这两个开口非互连区域110、110'的纤维坯件100'的第三部分106内的纬纱层互连，以及与在这些开口非互连区域之间的纤维坯件的第二部分104内的纬纱层互连。
自然地，第三和第四经纱的该互连可通过多个第三和第四经纱实施。对于在由两个开口非互连区域110、110'分离的纤维坯件的第二和第三部分的片段内的纱线c18和c19还可以使用表面缎织。
在纤维坯件100'的第二和第三部分104和106之间的第二开口非互连区域110'等同于参考图2的实施方式描述的开口非互连区域110。这同样适用于在纤维坯件的第一和第二部分102和104之间的封闭非互连区域108。
此外，纤维坯件100'的这两个开口非互连区域110、110'的非互连界限110a、110'a在经纱方向位于封闭非互连区域108的上游界限和下游界限108a和108b之间。
用于封闭盒结构平台(如图1所示的平台)的纤维预制件可从在以下描述的的这种纤维坯件获得。
在编织后，纤维坯件100'呈现出图10中充分图解示出的形状。与封闭非互连区域108和这两个开口非互连区域110，110'相邻的纤维坯件的第一部分102和第二部分104的片段如图11所示被展开，而不对纤维坯件的第三部分106进行操作。
更准确地，展开与封闭非互连区域108相邻的纤维坯件100'的第一和第二部分102和104的片段导致该封闭的非互连区域在其非互连界限被打开到180°(参见图11)。
因此，图12示出了在对应于封闭非互连区域的非互连上游界限108a的纤维坯件的区域内的这种展开。在该区域内，展开了与封闭非互连区域邻近的纤维坯件的第一和第二部分102和104的片段，使得在它们之间形成约180°的角度。
在展开纤维坯件的操作后，位于封闭非互连区域108之前和之后的纤维坯件100'的第一和第二部分的片段，即在非互连上游界限108a之前和在其非互连下游界限108b之后，在切割平面D'处被切掉(也参见图11)。
在所述的实施方式中，应该理解的是，纬纱和经纱方向可以互换。
此外，在所述的实施方式中，纤维坯件100、100'通过根据预期的应用而选定性质的纱线三维编织而形成，如由玻璃纤维、碳纤维或陶瓷纤维制成的纱线。
基质沉积在纤维预制件(如通过成形纤维坯件获得的)内，以通过将预制件保持在模具中直到预制件已被加强(或加固)来形成由复合材料制成的封闭盒结构平台。在将预制件放在模具内之前，芯体被布置在预制件的封闭非互连区域内侧。
基质的性质根据预期应用选定，例如特别地从树脂获得的有机基质，所述树脂为用于诸如环氧树脂，双马来酰亚胺的聚合物基质或聚酰亚胺基质的前体，或用于碳基质或陶瓷基质的前体。对于有机基质，在工具中成形之前或在成形之后，纤维预制件通过包含基质前体树脂的组合物所浸渍，该浸渍物然后通过例如被注射或通过树脂传递模塑(RTM)类型的方法所实施。对于碳基质或陶瓷基质，可通过化学气相渗透(CVI)或通过浸渍包含用于碳或陶瓷的前体树脂的液体组合物以及通过实施前体的热解热处理或陶瓷化来实施增密，这些方法本身是已知的。在纤维预制件已被喷射/增密后，平台被加工到其最终尺寸。
图13和图14示出了用于制造封闭盒结构的平台的预制件的变型实施方式。
在这些变型实施方式中，位于平台的底座12下的封闭盒结构的加强肋壁18在不增加加强肋壁的厚度的情况下增加了抗弯强度。因此，在图13的变型实施方式中，加强肋壁18具有起伏18a。同样，在图14的变型实施方式中，加强肋壁18具有蜂窝结构布置18b。
这些特定结构18a，18b用于加强平台的盒结构承受平台所受到的压缩力的能力。
在成形纤维坯件的步骤中获得了具有如图13所示的起伏18a的结构，该纤维坯件本身如上所述获得。特别地，可使用参考图2和图3A到3C描述的实施方式或参考图8和9描述的实施方式制造该纤维坯件。
在成形纤维坯件的步骤中，形成用于加强肋壁的预制件的纤维坯件的第二和第三部分的片段(即，位于纤维坯件的封闭非互连区域的上游界限和下游界限之间)本身在帮助用于形成如图13所示种类的起伏的特定加工下变形。所形成的起伏的数量和振幅可根据机械要求改变。
图14的蜂窝结构布置18b通过对在上述两个实施方式之一中获得的纤维坯件的编织进行变型获得。
特别地，如在图15中局部示出的纤维坯件100、100'(为清晰起见省略了纬纱)进一步包括一对封闭非互连区域114，该对封闭非互连区域114沿经纱方向在纤维坯件的尺寸的一个片段116上将第三部分106与第二部分104分离。该片段116还在图2和图8所示的封闭非互连区域108的上游界限和下游界限108a和108b之间延伸。
更准确地，在其中制造了一对封闭的非互连区域114的纤维坯件的片段116：对于用于图2所示实施方式的纤维坯件100，其位于封闭非互连区域的上游界限108a和开口非互连区域110的非互连界限110a之间；对于用于图8所示实施方式的纤维坯件100'，其位于第二开口非互连区域110'的非互连界限110'a和开口非互连区域110的非互连界限110a之间。
此外，在纤维坯件的第二和第三部分104和106之间的该对封闭非互连区域114包括两个彼此相邻的封闭非互连区域，各自附图标记为114a和114b。
更准确地，一个或多个第六经纱ci1和ci4在该对封闭非互连区域114之前和之后与纤维坯件的第二部分104内的纬纱层互连，以及一个或多个第七经纱cj1和cj4在该对封闭非互连区域之前和之后与纤维坯件的第三部分106内的纬纱层互连。第六经纱ci1、ci4和第七经纱cj1、cj4的路径在三个位置交叉以形成两个封闭非互连区域。
此外，一个或多个第八经纱ci2和ci3在该对封闭非互连区域114之前与纤维坯件的第二部分104内的纬纱层互连，以及在该对封闭非互连区域之后与纤维坯件的第三部分106内的纬纱层互连。
同样，一个或多个第九经纱cj2和cj3在该对封闭非互连区域114之前与纤维坯件的第三部分106内的纬纱层互连，以及在该对封闭非互连区域之后与纤维坯件的第二部分104内的纬纱层互连。
第八经纱ci2、ci3和第九经纱cj2、cj3的路径在该对封闭非互连区域114的中间区域内交叉，即在这两个封闭非互连区域114a和114b之间的连接处。
应该观察到的是，对于在图2和3A到3C的实施方式中获得的纤维坯件，第六上述经纱ci1、ci4分别对应于在该实施方式中提到的经纱c14和c18，第七经纱cj1、cj4分别对应于经纱c19和c22，第八经纱ci2、ci3分别对应于经纱c16和c17，第九经纱cj2、cj3分别对应经纱c20和c21。
同样，在图8和9的实施方式中所获得的纤维坯件中，第六上述经纱ci1、ci4分别对应于在该实施方式中提到的经纱c14和c19，第七经纱cj1、cj4分别对应于经纱c18和c22，第八经纱ci2、ci3分别对应于经纱c16和c17，以及第九经纱cj2、cj3分别对应于经纱c20和c21。
还应该观察到的是，纬纱和经纱可以互换。
通过以这种方式编织成形的纤维坯件获得了设置有如图14所示的蜂窝结构布置18b的封闭盒结构平台的预制件。特别地，组成这两个非互连区域114的封闭的非互连区域114a和114b展开以形成两个相邻的单元。单元的数量和尺寸可根据机械要求改变。

Claims (26)

1.一种通过三维编织方法编织的单件的纤维坯件(100；100')，所述纤维坯件用于涡轮发动机风扇的由复合材料制成的封闭盒结构平台，所述纤维坯件具有相对的表面(100a，100b)并具有：
第一部分(102)、第二部分(104)和第三部分(106)，每个部分都包括多个纬纱层以及每个部分都在其相对表面之间形成所述纤维坯件厚度的一部分，所述纤维坯件的纬纱成列布置，每列纬纱在三个部分中都有分布；
在所述纤维坯件的每个平面内，一组经纱(c11到c22)与所述第一部分、所述第二部分以及所述第三部分的纬纱层互连，同时形成：
封闭非互连区域(108)，该封闭非互连区域(108)沿经纱方向在非互连上游界限(108a)和非互连下游界限(108b)之间的所述纤维坯件的尺寸的一个片段上将所述第二部分(104)与所述第一部分(102)分离；以及
至少一个开口非互连区域(110)，该至少一个开口非互连区域(110)沿经纱方向从非互连界限(110a)到所述纤维坯件的下游边缘(100c)的所述纤维坯件的尺寸的一个片段上将所述第三部分(106)与所述第二部分(104)分离；
一个或多个第一经纱(c15)，所述一个或多个第一经纱与邻近所述封闭非互连区域(108)的所述纤维坯件的所述第一部分内的纬纱层互连，以及在所述封闭非互连区域之前和之后与所述纤维坯件的第二部分内的纬纱层互连；
一个或多个第二经纱(c14)，所述一个或多个第二经纱与邻近所述开口非互连区域(110)的所述纤维坯件的第二部分内的纬纱层互连，以及在所述封闭非互连区域之前和之后与所述纤维坯件的第一部分内的纬纱层互连；
一个或多个第三经纱(c19)，所述一个或多个第三经纱与邻近所述开口非互连区域(110)的所述纤维坯件的第二部分内的纬纱层互连，以及在所述开口非互连区域之前与所述纤维坯件的第三部分内的纬纱层互连；以及
一个或多个第四经纱(c18)，所述一个或多个第四经纱与邻近所述开口非互连区域(110)的所述纤维坯件的第三部分内的纬纱层互连，以及在所述开口非互连区域之前与所述纤维坯件的第二部分内的纬纱层互连。
2.根据权利要求1所述的纤维坯件，进一步包括：
一个或多个第五经纱(c12、c13)，所述一个或多个第五经纱在所述封闭非互连区域之前以及邻近所述封闭非互连区域与所述纤维坯件的第一部分内的纬纱层互连，以及在所述封闭非互连区域之后与所述纤维坯件的第二部分内的纬纱层互连；以及
一个或多个第六经纱(c16、c17)，所述一个或多个第六经纱在所述封闭非互连区域之前以及邻近所述封闭非互连区域与所述纤维坯件的第二部分内的纬纱层互连，以及在所述封闭非互连区域之后与所述纤维坯件的第一部分内的纬纱层互连。
3.根据权利要求2所述的纤维坯件，其中，所述第五经纱(c12、c13)的路径和第六经纱(c16、c17)的路径在至少一个过渡区域(112)交叉，该至少一个过渡区域(112)在所述纤维坯件内从所述封闭非互连区域(108)的下游界限(108b)延伸，所述过渡区域在经纱方向延伸的距离大于相邻列纬纱之间的步距(p)。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的纤维坯件，其中，所述开口非互连区域(110)的非互连界限(110a)沿经纱方向位于所述封闭非互连区域(108)的上游界限(108a)和下游界限(108b)之间。
5.根据权利要求1所述的纤维坯件(100')，进一步包括第二开口非互连区域(110')，所述第二开口非互连区域沿经纱方向内从与所述下游边缘(100c)相对的所述纤维坯件的上游边缘(100d)直到非互连界限(110'a)间的所述纤维坯件的尺寸的一个片段上将所述第三部分(106)与所述第二部分(104)分离。
6.根据权利要求5所述的纤维坯件，其中：
所述第三经纱(c19)与邻近所述开口非互连区域(110，110')的所述纤维坯件的第二部分内的纬纱层互连，以及在所述开口非互连区域之间与所述纤维坯件的第三部分内的纬纱层互连，并且
所述第四经纱(c18)与邻近所述开口非互连区域的所述纤维坯件的第三部分内的纬纱层互连，以及在所述开口非互连区域之间与所述纤维坯件的第二部分内的纬纱层互连。
7.根据权利要求5或6所述的纤维坯件，其中，所述开口非互连区域(110，110')的非互连界限(110a，110'a)沿经纱方向位于所述封闭非互连区域(108)的上游界限(108a)和下游界限(108b)之间。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的纤维坯件，进一步包括两个封闭非互连区域(114)，所述两个封闭非互连区域沿经纱方向在所述封闭非互连区域(108)的上游界限(108a)和下游界限(108b)之间的所述纤维坯件的尺寸的一个片段(116)上将所述第三部分(106)与所述第二部分(104)分离，所述两个封闭非互连区域形成具有蜂窝结构布置(18b)的平台盒结构。
9.根据权利要求8所述的纤维坯件，其中：
一个或多个第六经纱(ci1、ci4)在所述两个封闭非互连区域(114)之前和之后与所述纤维坯件的第二部分(104)内的纬纱层互连，以及
一个或多个第七经纱(cj1、cj4)在所述两个封闭非互连区域(114)之前和之后与所述纤维坯件的第三部分(106)内的纬纱层互连；
所述第六经纱(ci1、ci4)的路径和所述第七经纱(cj1、cj4)的路径在三处交叉，以形成所述两个非互连区域。
10.根据权利要求9所述的纤维坯件，其中：
一个或多个第八经纱(ci2、ci3)在所述两个封闭非互连区域(114)之前与所述纤维坯件的第二部分(104)内的纬纱层互连，以及在所述两个封闭非互连区域之后与所述纤维坯件的第三部分(106)内的纬纱层互连，以及
一个或多个第九经纱(cj2、cj3)在所述两个封闭非互连区域(114)之前与所述纤维坯件的第三部分(106)内的纬纱层互连，以及在所述两个封闭非互连区域之后与所述纤维坯件的第二部分(104)内的纬纱层互连；
所述第八经纱(ci2、ci3)的路径和所述第九经纱(cj2、cj3)的路径在所述两个封闭非互连区域(114)的中部区域内交叉。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的纤维坯件，其中，与所述纤维坯件的相对表面相邻的纬纱外层用相同经纱编织(c11、c22)，该相同经纱沿经纱方向在所述纤维坯件的整个尺寸内连续地延伸。
12.一种通过三维编织方法编织的单件的纤维坯件，所述纤维坯件用于制备涡轮发动机风扇的由复合材料制成的封闭盒结构平台，所述纤维坯件具有相对的表面并具有：
第一部分、第二部分和第三部分，每个部分都包括多个经纱层以及每个部分都在其相对表面之间形成所述纤维坯件厚度的一部分，所述纤维结构的经纱成列布置，每列经纱在三个部分内均有分布；
在所述纤维坯件的每个平面内，一组纬纱与所述第一部分、所述第二部分以及所述第三部分的经纱层互连，同时形成：
封闭非互连区域，该封闭非互连区域沿纬纱方向在非互连上游界限和非互连下游界限之间的所述纤维坯件的尺寸的一个片段上将所述第二部分与所述第一部分分离；以及
至少一个开口非互连区域，该至少一个开口非互连区域沿纬纱方向从非互连界限到所述纤维坯件的下游边缘间的所述纤维坯件的尺寸的一个片段上将所述第三部分与所述第二部分分离；
一个或多个第一纬纱，所述一个或多个第一纬纱与邻近所述封闭非互连区域的所述纤维坯件的第一部分内的经纱层互连，以及在所述封闭非互连区域之前和之后与所述纤维坯件的第二部分内的经纱层互连；
一个或多个第二纬纱，所述一个或多个第二纬纱与邻近所述开口非互连区域的所述纤维坯件的第二部分内的经纱层互连，以及在所述封闭非互连区域之前和之后与所述纤维坯件的第一部分内的经纱层互连；
一个或多个第三纬纱，所述一个或多个第三纬纱与邻近所述开口非互连区域的所述纤维坯件的第二部分内的经纱层互连，以及在所述开口非互连区域之前与所述纤维坯件的第三部分内的经纱层互连；以及
一个或多个第四纬纱，所述一个或多个第四纬纱与邻近所述开口非互连区域的所述纤维坯件的第三部分内的经纱层互连，以及在所述开口非互连区域之前与所述纤维坯件的第二部分内的经纱层互连。
13.根据权利要求12所述的纤维坯件，进一步包括：
一个或多个第五纬纱，所述一个或多个第五纬纱在所述封闭非互连区域之前以及邻近所述封闭非互连区域与在所述纤维坯件的第一部分内的经纱层互连，以及在所述封闭非互连区域之后与所述纤维坯件的第二部分内的经纱层互连；以及
一个或多个第六纬纱，所述一个或多个第六纬纱在所述封闭非互连区域之前以及邻近所述封闭非互连区域与所述纤维坯件的第二部分内的经纱层互连，以及在所述封闭非互连区域之后与所述纤维坯件的第二部分内的经纱层互连。
14.根据权利要求13所述的纤维坯件，其中，所述第五纬纱的路径和第六纬纱的路径在至少一个过渡区域交叉，该至少一个过渡区域在所述纤维坯件内从所述封闭非互连区域的下游界限延伸，所述过渡区域在纬纱方向延伸的距离大于相邻经纱列之间的步距。
15.根据权利要求12到14中任一项所述的纤维坯件，其中，所述开口非互连区域的非互连界限沿纬纱方向位于所述封闭非互连区域的上游界限和下游界限之间。
16.根据权利要求12所述的纤维坯件，进一步包括第二开口非互连区域，所述第二开口非互连区域沿纬纱方向从与所述下游边缘相对的所述纤维坯件的上游边缘直到非互连界限的所述纤维坯件的尺寸的一个片段上将所述第三部分与所述第二部分分离。
17.根据权利要求16所述的纤维坯件，其中：
所述第三纬纱与邻近所述开口非互连区域的所述纤维坯件的第二部分内的经纱层互连，以及在所述开口非互连区域之间与所述纤维坯件的第三部分内的经纱层互连，并且
所述第四纬纱与邻近所述开口非互连区域的所述纤维坯件的第三部分内的经纱层互连，以及在所述开口非互连区域之间与所述纤维坯件的第二部分内的经纱层互连。
18.根据权利要求16或17所述的纤维坯件，其中，所述开口非互连区域的非互连界限沿纬纱方向位于所述封闭非互连区域的上游界限和下游界限之间。
19.根据权利要求12到18中任一项所述的纤维坯件，进一步包括两个封闭非互连区域，所述两个封闭非互连区域沿纬纱方向在所述封闭非互连区域的上游界限和下游界限之间的所述纤维坯件的尺寸的一个片段上将所述第三部分与所述第二部分分离，所述两个封闭非互连区域形成具有蜂窝结构布置的平台盒结构。
20.根据权利要求19所述的纤维坯件，其中：
一个或多个第六纬纱在所述两个封闭非互连区域之前和之后与所述纤维坯件的第二部分内的经纱层互连，以及
一个或多个第七纬纱在所述两个封闭非互连区域之前和之后与所述纤维坯件的第三部分内的经纱层互连；
所述第六纬纱的路径和所述第七纬纱的路径在三处交叉，以形成所述两个非互连区域。
21.根据权利要求20所述的纤维坯件，其中：
一个或多个第八纬纱在所述两个封闭非互连区域之前与所述纤维坯件的第二部分内的经纱层互连，以及在所述两个封闭非互连区域之后与所述纤维坯件的第三部分内的经纱层互连，以及
一个或多个第九纬纱在所述两个封闭非互连区域之前与所述纤维坯件的第三部分内的经纱层互连，以及在所述两个封闭非互连区域之后与所述纤维坯件的第二部分内的经纱层互连；
所述第八纬纱的路径和所述第九纬纱的路径在所述两个封闭非互连区域的中部区域内交叉。
22.根据权利要求12到21中任一项所述的纤维坯件，其中，与所述纤维坯件的相对表面相邻的经纱外层用相同纬纱编织，该相同纬纱沿纬纱方向在所述纤维坯件的整个尺寸内连续地延伸。
23.一种制造用于涡轮发动机风扇的由复合材料制成的封闭盒结构平台的预制件的方法，所述方法包括：
通过成形根据权利要求1到4中任一项所述或根据权利要求11到15中任一项所述的纤维坯件(100)来制造纤维预制件，所述成形包括展开与所述封闭非互连区域(108)和开口非互连区域(110)相邻的所述纤维坯件的第一部分(102)和第二部分(104)的片段；
在所述封闭非互连区域之后切掉所述纤维坯件的第一和第二部分的片段，以及
用基质增密所述预制件。
24.一种制造用于涡轮发动机风扇的由复合材料制成的封闭盒结构平台的预制件的方法，所述方法包括：
通过成形根据权利要求5到7中任一项所述或根据权利要求16到18中任一项所述的纤维坯件(100')来制造纤维预制件，所述成形包括展开与所述封闭非互连区域(108)以及所述第一和第二开口非互连区域(110，110')相邻的所述纤维坯件的第一部分(102)和第二部分(104)的片段；
在所述封闭非互连区域之前和之后切掉所述纤维坯件的第一和第二部分的片段，以及
用基质增密所述预制件。
25.根据权利要求23或24所述的方法，其中，所述成形进一步包括成形位于所述封闭非互连区域(108)的上游界限(108a)和下游界限(108b)之间的所述纤维坯件的第二和第三部分(102、103)的片段，以在所述平台的盒结构内形成起伏。
26.一种用于涡轮发动机风扇的由复合材料制成的封闭盒结构平台(10)，该平台通过根据权利要求23到25中任一项所述的方法获得。
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