CN105682903B - 用于涡轮机空心叶片的纤维预成形件 - Google Patents

用于涡轮机空心叶片的纤维预成形件 Download PDF

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Abstract

用于涡轮机的中空的叶片的纤维预成形件、此中空叶片和用于制造此中空叶片的方法。该预成形件包括：第一纤维结构(41’)，所述第一纤维结构通过三维编织获得，并包括能够主要形成翼面压力面壁的至少一个主纵向部分(46，47)；以及第二纤维结构(42’)，所述第二纤维结构通过三维编织获得并包括能够主要形成翼面吸力面壁的至少一个主纵向部分；该第一纤维结构和第二纤维结构(41,42)中的每个还包括：第一连接区域(43)，所述第一连接区域沿着它们各自的主纵向部分(46)的前边缘延伸、相互固定并形成预成形件的第一连接部分(43)；以及第二连接区域(44)，所述第二连接区域沿着它们各自的主纵向部分(46)的后边缘延伸、相互固定并形成预成形件(44)的第二连接部分；该第一纤维结构和第二纤维结构(41’,42’)的主纵向部分(46,47)不连接，以在所述主纵向部分(46,47)之间留下能够形成中空翼面的空间(D2)。

Description

用于涡轮机空心叶片的纤维预成形件
技术领域
本发明涉及一种用于空心涡轮引擎叶片的纤维预成形件、该空心叶片和还有制造该空心叶片的方法。本说明书还涉及涡轮引擎和包括此空心叶片的飞机。
在例子中，此预成形件可以用于制造后涡轮定子的空心叶片或涡轮引擎的某一其他模块的空心叶片。
背景技术
因为燃料的高价，最近以来一直花费了巨大的努力来减少飞机涡轮喷气发动机的燃料消耗。对该消耗具有影响的主要因素是飞机的重量及其装备，该装备中的某一个包括涡轮喷气发动机本身。
因此，过去几年以来，新材料一直在飞机涡轮喷气发动机中出现，并能够获得重量的大量降低。这尤其应用于同时提供良好的机械强度和相对于传统所使用的金属材料提供低重量的复合材料：新一代的涡轮喷气发动机因此包括大量的由此复合材料制成的零件。
用于减少重量的另一技术寻求简化特定零件的形状或消除多余的某些实施例。尤其是，可以挖空传统中是实心的特定零件。这尤其应用至特定叶片，特别是后涡轮定子的叶片，所述叶片在新一代的涡轮引擎中是中空的。
在这种情况下，理论上可以结合由通过使该中空叶片由复合材料制成而降低重量的那两种方法所获得的优点。然而，使用复合材料制造中空零件的方法是昂贵、复杂且不令人满意的。
尤其是，已知的方法由以下组成：编织多个二维织物，通过堆叠它们而使它们成形，以及然后通过共烧结来将它们结合。然而，该方法在共同地形成该堆叠的片的同时要求大量的织物片被编织并增加了难度，由于它们分层的结构，这导致零件具有结构弱点。
因此，这就存在对以下的真正的需要：用于中空涡轮引擎叶片的纤维预成形件，此中空叶片，以及制造此中空叶片的方法，它们至少某一程度上不具有上述已知方法的内在缺陷。
发明内容
本说明书涉及一种用于中空涡轮引擎叶片的纤维预成型件，该预成形件包括：第一纤维结构，所述第一纤维结构通过三维编织获得并包括至少一个主要适于形成翼面的压力侧壁的主纵向部分；第二纤维结构，所述第二纤维结构通过三维编织获得并包括至少一个主要适于形成翼面的吸力侧壁的主纵向部分；其中第一纤维结构和第二纤维结构中的每个还包括：第一互连区域，所述第一互连区域沿着其主纵向部分的前边缘延伸，该第一区域相互为一体并形成预成形件的第一互连部分；以及第二互连区域，所述第二互连区域沿着其主纵向部分的后边缘延伸，该第二区域相互为一体并形成预成形件的第二互连部分；其中第一纤维结构和第二纤维结构的主纵向部分被分离，以在所述主纵向部分之间留下适合用于形成中空翼面的一间隙。
利用该预成形件，由于其中空并且因为使用复合材料，因此可以获得重量尤其轻的中空叶片。
此外，由于进行三维编织，因此该中空叶片具有带有非常良好机械性能的单件结构。该零件的各向异性也被减少，从而具有高的机械强度，无论应力所施加的方向如何。尤其是，纤维的该三维网络使其能够抵抗剪力，而不存在任何分层风险，不像例如共烧纤维件的堆叠。
利用该预成形件，制造该中空叶片的方法也被简化。该预成形件仅仅需要涉及单一编织步骤，所述单一编织步骤使用如目前在本领域众做周知的三维织布机，从而减少了总体成本和需要用于制造该中空叶片的时间。如果合适，在相同的单一编织步骤中，也可以将其环境的其他元件合并至例如平台或紧固件法兰的预成形件中，所述平台或紧固件法兰然后与中空叶片一体地一起形成。
优选地，第一互连区域全都沿着它们的各自的主纵向部分的前边缘延伸，第二互连区域全都沿着它们各自的主纵向部分的后边缘延伸。
在本说明书中，术语“纵向的”、“横向的”、“底部”、“顶部”和它们的派生词相对于叶片的主方向而定义。而且，当应用至预成形件时，一旦预成形件成形，它们就相对于该预成形件来定义。术语“轴向的”、“径向的”、“切向的”、“内部的”、“外部的”及其它们的派生词相对于涡轮引擎的主轴线来定义。最后，术语“上游”和“下游”在整个涡轮引擎中相对于气流来定义。
在特定实施例中，第一纤维结构和第二纤维结构的第一互连区域以互连的方共同地被编织，和/或第一纤维结构和第二纤维结构的第二互连区域以互连的方式共同地被编织；第一纤维结构和第二纤维结构的主纵向部分以非互连的方式共同地被编织。以该方式，得利于粘合的纤维的三维格子的预成形件和因此所获得的中空叶片包括在互连区域中：这用来提高互连区域的机械强度和因此所获得的叶片的前边缘和后边缘的机械强度。
在特定实施例中，在第一纤维结构和第二纤维结构的第一互连区域中和/或在第一纤维结构和第二纤维结构的第二互连区域中使用交错的层。这进一步改进了第一纤维结构和第二纤维结构的粘合。
在其他实施例中，第一纤维结构和第二纤维结构的第一互连区域以非互连的方式被编织并且它们被缝在一起，和/或第一纤维结构和第二纤维结构的第二互连区域以非互连的方式被编织并且它们被缝在一起。
在其他实施例中，第一纤维结构和第二纤维结构的第一互连区域以非互连的方式被编织并且它们被粘附地粘合在一起，和/或第一纤维结构和第二纤维结构的第二互连区域以非互连的方式被编织并且它们被粘附地粘合在一起。
在特定实施例中，纤维结构的至少一个还包括至少一个径向部分，该径向部分从其主纵向部分的底部边缘或顶部边缘延伸，并适于形成一平台或一紧固件法兰。如上所述，这使得可在单一步骤中制造与中空叶片一体的平台或紧固件法兰。因此提高了尤其在叶片与法兰的平台之间的界面处的整体机械强度。此外，这使得可减少所需要的零件，尤其是紧固件零件的数量，从而减少整体重量和成本。
在特定实施例中，所述径向部分均沿着所述主纵向部分的所述底部边缘或顶部边缘延伸。
在特定实施例中，至少所述纤维结构还包括至少一个次纵向部分，该次纵向部分从所述径向部分的边缘延伸并适于形成紧固件法兰
在特定实施例中，纤维结构的至少一个包括重叠部分，当纤维结构摊开时，该重叠部分位于所述纤维结构的第一互连区域的至少一部分的前方或在所述纤维结构的第二互连区域的至少一部分的后方，在正在讨论中的所述重叠部分与互连区域之间留下一间隙。当纤维结构在编织的末端被获得时，该间隙可以从该纤维结构切割。这使得可制造平台部分或法兰部分，该平台部分或法兰部分越过中空叶片的弦平面而突出。因此还可以制造重叠区域，其中两个纤维结构一旦成形就相互重叠，从而使最终完整的平台或紧固件法兰能够获得更好的粘结和更大的强度。
在特定实施例中，第一互连部分和/或第二互连部分在其底部和/或其尖端处，而不是在其中间中具有更小的宽度。在底部或尖端处的更小的宽度用来限制在该零件的该区域中所需要的加工的量；该区域由于在前边缘或后边缘与平台之间的连接而是敏感的。然而，更大的宽度可以在互连区域的中间存在，以获得高强度，因为该区域经受更少的约束。
在特定实施例中，使用于编织该预成形件的纱线由氧化物类型的纤维，优选由氧化铝、莫来石、二氧化硅和氧化锆制成的纤维制成。然而，可以使用例如由碳、玻璃或凯芙拉尔纤维制成的任何其他类型的纱线。
在特定实施例中，使用于三维编织预成形件的编织可以是3D互锁类型。然而，预成形件的外表面的织物可以主要是二维的，例如是绸缎类型。
本说明书也提供中空叶片，该中空叶片作为复合材料的单件由上述实施例中的任何一个的纤维预成形件制成，所述预成形件在模具中成形并嵌入基体中。
在特定实施例中，中空叶片是后涡轮定子的叶片，即涡轮后叶片(TRV)。
在其他实施例中，中空叶片是喷嘴叶片。
在特定实施例中，基体是氧化物类型。其优选地是氧化铝、莫来石、二氧化硅和氧化锆的基体，并且其优选是多孔的。然而，其同样也可以是陶瓷或有机物的基体。
本说明书还涉及涡轮引擎，该涡轮引擎包括根据上述实施例中的任何一个的中空叶片。
本说明书还涉及包括本说明书的涡轮引擎的飞机。
最后，本说明书还提供一种用于制造中空叶片的方法，该方法包括以下步骤：编织和切割根据上述实施例的任何一个的纤维预成形件；在具有希望的未完成坯件的形状的模具中折叠和成形该纤维预成形件；将一插入件放置在两个主纵向部分之间；在纤维预成形件的周围注入和固化基体，以获得未完成坯件；移除该插入件；以及加工对应于纤维预成形件的互连部分的未完成坯件的互连零件，以获得最终零件的前边缘和后边缘。
该方法使得可获得未完成坯件，该未完成坯件主要具有希望的最终零件的形状，所述最终零件可以包括预成形件部分或法兰部分，除了由预成形件的互连部分的端部形成的上游突出部和下游突出部外：这些突出部然后被加工，以获得希望用于最终零件的前边缘和后边缘。
在特定实施方式中，中空叶片通过使用本领域已知的树脂传递模塑(RTM)类型方法由预成形件获得。
在其他实施方式中，中空叶片使用广角类型方法由预成形件获得。在该方法中，纤维预成形件放置在具有带有希望用于最终产品的轮廓的表面的工具上。预成形件然后由弹性不渗透膜所覆盖，树脂被注入该膜与预成形件之间。从该膜的另一侧面，等静压力通过流体被施加在该膜上。该流体推挤在纤维之间的树脂并在固化树脂的阶段中维持压力水平。
在特定实施方式中，在成形步骤中，第二纤维结构被弯曲以在其第二互连区域与第一互连区域之间呈现适合于形成叶片的压力侧的下游部分的至少第一凹曲线，随后是适合于形成叶片的压力侧的上游部分的凸曲线，连接的是用来在第一互连区域中与第一纤维结构结合的第二凹曲线，第一互连区域的远端部分然后在由希望的最终零件的前边缘和后边缘所限定的弦面的吸力侧上延伸。该结构使得可增加吸力侧的长度并减少压力侧的长度，从而使叶片的外倾角增加并因此使其效率增加。
在特定实施方式中，第一互连区域的所述远端部分在一平面中延伸，该平面与弦面形成一角度，该角度位于5°-30°之间的范围内。
在特定实施方式中，第二纤维结构被弯曲，其方式使得在凸曲线与第二凹曲线之间的拐点位于弦面的压力侧上。这通过避免形成一底切件而使未交工坯件更易于在压力侧上从模具里取出。
在特定实施方式中，在该拐点处的切线垂直于弦面。
在某些实施方式中，加工对应于纤维预成形件的第一互连部分的未完成坯件的第一互连部的步骤包括切割第一互连部分的远端部分并使前边缘和吸力侧壁光滑。
在特定实施方式中，加工对应于纤维预成形件的第二互连部分的未完成坯件的第二互连部的步骤包括使第二互连部变薄以获得后边缘。
通过阅读所提出的预成形件和方法的实施例的以下详细描述，上述特性和优点和其他显而易见。详细说明指的是附图。
附图说明
附图是图示的并首先寻求显示本发明的原理。
图1是本发明的涡轮引擎的截面图。
图2是涡轮后定子的立体图。
图3是中空叶片的截面图。
图4A和4B是在编织端部处的示例预成形件的平面图和截面图。
图5A和5B是当摊平时和一旦成形时预成形件的第一纤维结构的视图。
图6A是预成形件一旦形成时其前边缘的详图。
图6B是预成形件一旦形成时其后边缘的详图。
图7是由预成形件获得的未完成坯件的立体图。
图8是加工未完成坯件后获得的最终中空叶片的立体图。
具体实施方式
为了使本发明更具体，通过参考附图，在下面详细地描述预成形件和制造方法的例子。应该注意，本发明不受限于这些例子。
图1在包括其主轴线A的垂直平面上以截面显示本发明的旁通涡轮喷气发动机1。从上游至下游，沿着气体流的流动方向，涡轮喷气发动机包括风扇2、低压压气机3、高压压气机4、燃烧室5、高压涡轮6以及低压涡轮7。在其下游端部处，其还包括后涡轮定子10，该后涡轮定子10被放置在低压涡轮7的出口处的主气体通道中。
图2是此后涡轮定子10的立体图。其包括内轮毂11和外罩12，该内轮毂11和外罩12沿着径向由涡轮后叶片(TRV)20连接。
图8是本发明的示例叶片20，具体为TRV的立体图。此叶片包括翼面21、底部平台22、顶部平台23、底部紧固件法兰24和顶部紧固件法兰25。翼面部分22主要用来执行叶片20的气动功能；平台22和23用来构成光滑且流线型的内通道壁和外通道壁；紧固件法兰24和25用来将叶片20分别地紧固至内轮毅11和外罩12。
此TRV 20的翼面21在图3中以截面显示。其具有压力侧壁26和吸力侧壁27，该压力侧壁26和吸力侧壁27在上游的前边缘28处和在下游的后边缘29处结合在一起：这些压力侧壁26和吸力侧壁27限定形成中空翼面的内空的空间30。在该例子中，该中空翼面30被保留为空的，以减少定子的重量。然而，在其他例子中，尤其是针对其他类型的零件，此中空翼面可以使用于传递的用处。还应该注意到，前边缘28和后边缘29用于限定弦面C。
图4A和4B显示用于在编织的末端以其形式获得此叶片20的纤维预成形件40’。在这些附图中，纬线编织方向由箭头T表示，即，在图中的从左到右，经线方向由箭头C表示。然而，编织自然可以从其他端部开始沿着相反方向来执行，编织也可以沿着垂直于箭头C的方向从预成形件40’的底部边缘开始来执行。
在该实施例中，预成型件40’使用氧化铝纤维在3D互锁编织件中三维地编织。
预成形件40’主要包括两个纤维结构41’和42’，所述纤维结构基本形成具有不变的且相同数量的纱线层的两个三维地经编织的矩形。这些两个纤维结构41’和42’共同地编织，而不在它们的表面的主要部分上方互连；然而，第一纤维结构41’和第二纤维结构42’在形成上游互连部分的第一互连区域43中以及在形成下游互连部分的第二互连区域44中以互连方式共同地被编织。使此非互连能够执行的编织方法现在在3D编织领域是众所周知的。
因此，如在图4B中所看到的那样，预成形件40’的纵向截面沿着编织方向显示上游非互连表面D1、第一互连区域43、内部非互连表面D2、第二互连区域44和下游非互连表面D3。然而，可在图4A中清楚地看到，这些非互连表面D1，D2和D3实际上是互连的，在互连区域43和44上方和下方相互结合。
如在附图中可以看到的那样，每个纤维结构41’和42’均包括主纵向部分46,47，该主纵向部分46,47在互连区域42和43之间延伸并通过内部非互连表面D2从其对应件横向地分离：其因此可以被理解为，主纵向部分46和47可以形成翼面21的压力侧壁26和吸力侧壁27，内部非互连表面D2用来形成中空翼面30。
图5A显示在其已经被切割后摊平的预成形件40。图5B显示在其已经被成形后相同的预成形件40。在这些附图中，为了易读的原因，当被切割时仅仅第一纤维结构41被显示：应该因此注意的是，第二纤维结构42在第一纤维结构41后方延伸并具有其基本相似的形状。
在该第一纤维结构41中，可以看到在互连区域43和44之间的主纵向部分46，该互连区域43和44均分别地沿着主纵向部分46的上游端部和下游端部延伸。
第一纤维结构41还包括被称为底部径向部分的一部分52，该部分52从主纵向部分的底部边缘延伸至纤维结构41的底部边缘。该底部径向部分52还包括上游重叠部分52m，该上游重叠部分绕道而行并部分地在第一互连区域43前方延伸，一切口49将该重叠部分52m从第一互连区域43中分离。该底部径向部分52还具有下游重叠部分52v，该下游重叠部分绕道而行并在第二互连区域44后方部分地延伸，一切口49将该重叠部分52v从第二互连区域43中分离。
当预成型件40被成形时，该径向部分52被折叠进径向位置中，以形成底部平台22的压力侧部。
该径向部分52也通过上游次纵向部分54m向前延伸以及通过下游次纵向部分54v向下游延伸。这些部分适于沿着纵向折叠，以形成底部紧固件法兰24。
以类似的方式，第一纤维结构41还包括被称为顶部径向部分的一部分53，该部分53从主纵向部分46的顶部边缘延伸至纤维结构41的顶部边缘。该顶部径向部分53具有上游重叠部分53m和下游重叠部分53v，该上游重叠部分53m和下游重叠部分53v通过一切口49从互连区域43,44分离。该顶部径向部分53适于折叠进径向位置中，以形成顶部平台23的压力侧部。
该顶部径向部分53也通过产生上游次纵向部分55m的一连串的结合部分59向前延伸，并通过下游次纵向部分55v向下游延伸。这些次纵向部分适于沿着纵向被折叠，以形成顶部紧固件法兰25。
预成形件40可以被湿化，以将其软化并使得更易于移动不对齐的纤维。然后，将其放置在内部空间的成形模具中，该成形模具匹配于希望用于预成形件40的形状。
预成形件40的前边缘和后边缘的成形通过参考图6A和6B更详细地描述。这些图以虚线显示预成形件40的形状并以实线显示最终零件20的形状。在成形过程中，主纵向部分46和47相互分隔开，以留下一间隙50。一插入件然后插入间隙50中，使得基体在被注入和固化的同时没有填充该间隙，因此使得可获得中空的翼面30。
在后边缘29处，主纵向部分46和47朝向第二互连部分44均匀地收敛。成形被执行，其方式使得最终零件20的后边缘29位于互连部分44的中间平面44’上。
由于翼面20的外倾角，沿着吸力侧壁27在后边缘29与前边缘28之间的曲线距离长于沿着压力侧壁26在相同的后边缘29和前边缘28之间的曲线距离，来自后边缘29的等长度点I因此位于距离在吸力侧壁上的前边缘28一小距离处。与此相反，并通过构造，第一纤维结构41和第二纤维结构42的主纵向部分46和47具有相同的长度。在这种情况下，虽然在第二互连部分的中间平面44’位于希望的后边缘29上，但是第一互连部分43的中间平面43’位于等长度点I处而不是位于前边缘28处。
第一互连部分43因此在弦面C的吸力侧上延伸，其中间平面43’还相对于弦面C形成小于45°优选大约15°的一角度。
在前边缘28处，在压力侧上的第一纤维结构41的纵向部分46被弯曲，以形成以基本S形的弯曲件，该弯曲件开始是凸出的，然后是凹的，以形成前边缘28，然后结合第二纤维结构42和第一互连部分43。
第二纤维结构42的纵向部分47从吸力侧朝向互连部分43更均匀地收敛。
当预成形件40的轮廓与希望用于叶片的轮廓相比较时，由互连部分43获得的第一互连部分的远端部因此经由压力侧弧68和吸力侧弧69形成符合于实线中所绘制的希望轮廓的第一突出部63。为了确保正确地从模具中取出，压力侧弧68在前边缘28处结合希望的轮廓。其结果是，在第一纤维结构41的凸曲线和凹曲线之间的拐点与前边缘28重叠；此外，在该拐点处的切线垂直于弦面C。
在第一互连部分处的两个纤维结构41和42之间的结合还在限定间隙50的叶片的内表面中形成一弯曲凹口67。
一旦使用成型模具来实施成形，预成形件40就被干燥，以变硬，从而从而阻滞在成形过程中所赋予的形状。预成形件40然后放置在具有希望叶片坯件60的尺寸的注入模具中，基体，在该例子中为多孔氧化铝基体被注入该叶片坯件60中。在例子中，此注入可以通过液体模塑成型(LCM)方法来执行。在该步骤的末端，在插入件被移除后，所获得的叶片坯件60由复合材料制成，所述复合材料包括一预成形件40，该预成形件使用氧化铝纤维来编织并被嵌入氧化铝基体中。
在图7中可以看到，叶片坯件60已经具有与紧固件法兰24和25一起的希望的预成形件22和23。相比之下，未完成的坯件60的翼面61具有上游突出部63和下游突出部64，该上游突出部和下游突出部由互连部的各自的远端形成，该互连部由上游互连部分43和下游互连部分44获得。还可以在图6A和6B中看到的这些突出部需要被加工，以获得最终翼面21。
在前边缘28处，该加工包括切割上游突出部63并使前边缘28和吸力侧壁27光滑，以具有希望的轮廓。
在后边缘29处，该加工包括切割下游突出部64，并使在第二互连部分44的中间平面的任一侧上的后边缘变薄。
为了使在翼面21与平台22和23之间的接合处的加工更容易，以及为了避免在加工过程中弱化叶片的结构，互连部分43和44在它们的底部端部和顶部端部处的宽度是小的，等于大约5毫米(mm)；它们在翼面21的中间中的宽度更大，等于大约10mm。
其他精加工步骤，尤其是加工步骤，可以被执行，以完成叶片20。
在本说明书中所描述的实施例或实施方式被提供用于示例性和非限制性目的，本领域的技术人员考虑到该说明书而易于修正实施例和实施方式，以设想其他，同时保留在本发明的范围内。
此外，这些实施例或实施方式的各种特性可以单独使用或与相互结合使用。当它们被结合时，这些特性可以如上述那样结合或以其他方式结合，本发明不受限于在本说明书中所描述的特定结合。特别是，除非相反地指出，通过参考任何一项实施例或实施方式进行描述的特性均可以类似的方式被应用至任何其他实施例或实施方式。

Claims (10)

1.一种用于中空的涡轮引擎叶片的纤维预成形件，所述预成形件包括：
第一纤维结构(41)，所述第一纤维结构通过三维编织获得，并包括至少一个适于形成翼面(21)的压力侧壁(26)的主纵向部分(46)；以及
第二纤维结构(42)，所述第二纤维结构通过三维编织获得，并包括至少一个适于形成所述翼面(21)的吸力侧壁(27)的主纵向部分；
其中第一纤维结构(41)和第二纤维结构(42)还各自包括：第一互连区域(43)，所述第一互连区域沿着其主纵向部分(46,47)的前边缘延伸，所述第一互连区域相互为一体，并形成所述预成形件(40)的第一互连部分(43)；以及第二互连区域(44)，所述第二互连区域沿着其主纵向部分(46,47)的后边缘延伸，所述第二互连区域相互为一体，并形成所述预成形件(44)的第二互连部分；以及
其中所述第一纤维结构(41)和所述第二纤维结构(42)的主纵向部分(46,47)被分离，以在所述主纵向部分(46)之间留下适于形成一中空的翼面(30)的间隙(50)；
其中所述第一纤维结构(41)和所述第二纤维结构(42)的第一互连区域(43)以互连的方式共同编织，和/或所述第一纤维结构和所述第二纤维结构(41,42)的第二互连区域(44)以互连的方式共同编织；
其中所述第一纤维结构(41)和所述第二纤维结构(42)的主纵向部分(46)以非互连方式共同编织；
其中所述纤维结构(41)中的至少一个还包括至少一个径向部分(52,53)，所述径向部分(52,53)从其主纵向部分(46)的底部边缘或顶部边缘延伸，并适于形成一平台(22,23)或紧固件法兰；
其特征在于，所述纤维结构(41)中的至少一个包括一重叠部分(52m,52v,53m,53v)，使得当所述纤维结构(41)是平的时，所述重叠部分位于所述纤维结构(41)的第一互连区域(43)的至少一部分的前面或在所述纤维结构(42)的第二互连区域(44)的至少一部分的后面，在正在讨论中的所述重叠部分(52m,52v,53m,53v)与所述互连区域(43,44)之间留有一间隙(49)。
2.根据权利要求1所述的纤维预成形件，其中所述第一互连部分和/或所述第二互连部分(43,44)在其底部和/或其尖端，而不是其中部具有更小的宽度。
3.一种中空的叶片，其特征在于，其作为单件的复合材料由根据前述权利要求中任何一项所述的纤维预成形件(40)制成，所述预成形件(40)在一模具中成形并嵌入一基体中。
4.根据权利要求3所述的中空的叶片，其中所述纤维预成型件使用陶瓷氧化物类型的纤维。
5.根据权利要求3所述的中空的叶片，其中所述基体是陶瓷氧化物类型的。
6.一种涡轮引擎，其特征在于，其包括根据权利要求3所述的中空的叶片(20)。
7.一种制造中空的叶片的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
编织和切割根据权利要求1或2所述的纤维预成形件(40)；
在具有所希望的未完成的坯件(60)的形状的模具中折叠和成形所述纤维预成形件(40)；
将一插入件放置在两个主纵向部分(46,47)之间的间隙(50)内；
在所述纤维预成形件(40)的周围注入和固化基体，以获得未完成的坯件(60)；
移除所述插入件；以及
对应于所述纤维预成形件的互连部分(43,44)加工所述未完成的坯件(60)的互连部(63，64)，以获得最终的零件(20)的前边缘和后边缘(28,29)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在该成形步骤中，第二纤维结构(42)被弯曲，以在其第二互连区域与第一互连区域(44,43)之间呈现适于形成所述叶片的压力侧(26)的下游部分的至少一第一凹曲线，随后是适于形成所述叶片的压力侧(26)的上游部分的凸曲线，其之后是用来在第一互连区域(43)中与第一纤维结构(41)结合的第二凹曲线，所述第一互连区域(43)的远端部分于是在由所希望的最终的零件(20)的前边缘和后边缘(28,29)所限定的弦面(C)的吸力侧上延伸。
9.根据权利要求8所述的方法，其中对应于纤维预成形件(40)的第一互连部分(43)加工未完成的坯件(60)的第一互连部的步骤包括从所述第一互连部的远端部分(63)切割，并使所述前边缘(28)和所述吸力侧壁(27)光滑。
10.根据权利要求7所述的方法，其中对应于所述纤维预成形件(40)的第二互连部分(44)加工所述未完成的坯件(60)的第二互连部的步骤包括使所述第二互连部变薄以获得所述后边缘(29)。
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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9394852B2 (en) * 2012-01-31 2016-07-19 United Technologies Corporation Variable area fan nozzle with wall thickness distribution
JP6035826B2 (ja) * 2012-04-10 2016-11-30 株式会社Ihi タービン翼として用いるセラミックス基複合部材およびその製造方法
JP6372210B2 (ja) * 2014-07-14 2018-08-15 株式会社Ihi セラミックス基複合材料よりなるタービン静翼
JP6616402B2 (ja) * 2014-08-26 2019-12-04 サフラン エアークラフト エンジンズ ガスタービンエンジン用の千鳥状取付フランジを具備する複合材料製案内翼
DE102016201838A1 (de) * 2016-02-08 2017-08-10 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und Vorrichtung
FR3055698B1 (fr) * 2016-09-08 2018-08-17 Safran Aircraft Engines Procede de controle de la conformite du profil d'une surface courbe d'un element d'une turbomachine
FR3056631B1 (fr) * 2016-09-29 2018-10-19 Safran Circuit de refroidissement ameliore pour aubes
CN106966747B (zh) * 2016-11-18 2017-12-26 北京航空航天大学 一种制备航空发动机用复合材料整体涡轮叶盘及其制备方法与应用
US10738649B2 (en) * 2017-08-03 2020-08-11 Rolls-Royce Corporation Reinforced oxide-oxide ceramic matrix composite (CMC) component and method of making a reinforced oxide-oxide CMC component
FR3070402B1 (fr) * 2017-08-30 2020-08-28 Safran Aircraft Engines Texture fibreuse tissee pour la formation d'une preforme de carter
US11192312B2 (en) * 2017-10-12 2021-12-07 Albany Engineered Composites, Inc. Three-dimensional woven preforms for omega stiffeners
US11002139B2 (en) 2017-12-12 2021-05-11 Hamilton Sundstrand Corporation Cooled polymer component
US10766544B2 (en) * 2017-12-29 2020-09-08 ESS 2 Tech, LLC Airfoils and machines incorporating airfoils
FR3084694B1 (fr) 2018-07-31 2021-04-16 Safran Aircraft Engines Fixation d'un distributeur a un carter d'une turbomachine
FR3085297B1 (fr) * 2018-08-29 2020-11-06 Safran Procede de fabrication d'une piece composite de turbomachine
CN109356670B (zh) * 2018-11-16 2021-01-05 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种空心叶片冷却导管装配干涉现象检测工具及制作方法
FR3090449B1 (fr) * 2018-12-21 2022-01-14 Safran preforme avec un renfort fibreux tisse en une seule piece pour plateforme inter aube
FR3100471B1 (fr) * 2019-09-10 2022-12-09 Safran Aircraft Engines Préforme pour aube composite
FR3100741B1 (fr) * 2019-09-13 2021-09-10 Safran Dispositif de fabrication d’une piece creuse
FR3102391B1 (fr) * 2019-10-29 2021-10-15 Safran Préforme fibreuse tissée pour réaliser une pièce en matériau composite, notamment une aube de turbomachine
FR3107549B1 (fr) * 2020-02-24 2022-09-16 Safran Ceram Etanchéité d’une turbine
CN111561419A (zh) * 2020-06-11 2020-08-21 国电联合动力技术(保定)有限公司 一种风电叶片后缘填充芯材设计方法
FR3116466B1 (fr) * 2020-11-25 2022-11-25 Safran Ceram Préforme fibreuse d'un profil aérodynamique d'aube de turbomachine
CN113818121B (zh) * 2021-10-19 2022-09-06 江南大学 一种航空涡轮导叶预制体及其制备方法
US11560800B1 (en) * 2021-11-12 2023-01-24 Raytheon Technologies Corporation Airfoil with fiber plies having interdigitated fingers in trailing end
CN114105663B (zh) * 2021-11-19 2022-08-23 西北工业大学 一种含冷却腔的陶瓷基复合材料涡轮导向叶片的叶身定型方法
US11939888B2 (en) * 2022-06-17 2024-03-26 Rtx Corporation Airfoil anti-rotation ring and assembly
GB2620927A (en) * 2022-07-25 2024-01-31 Rolls Royce Plc Woven structure and method of manufacture

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101970170A (zh) * 2008-03-25 2011-02-09 斯奈克玛 制造中空叶片的方法
WO2013079860A1 (fr) * 2011-12-01 2013-06-06 Herakles Procede de fabrication d'une aube de turbomachine en materiau composite a plates-formes integrees

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1694405A1 (ru) * 1990-02-14 1991-11-30 Уральский филиал Научно-исследовательского института технологии и организации производства двигателей Пресс-форма дл изготовлени сложно-фасонных слоистых изделий
SU1827982A1 (ru) * 1991-02-14 1995-05-20 Ступинское конструкторское бюро машиностроения Способ изготовления цельнопластиковых композиционных лопастей
US6627019B2 (en) * 2000-12-18 2003-09-30 David C. Jarmon Process for making ceramic matrix composite parts with cooling channels
JP3978766B2 (ja) * 2001-11-12 2007-09-19 株式会社Ｉｈｉ バンド部付きセラミックス基複合部材とその製造方法
FR2892339B1 (fr) 2005-10-21 2009-08-21 Snecma Sa Procede de fabrication d'une aube de turbomachine composite, et aube obtenue par ce procede
US7600978B2 (en) * 2006-07-27 2009-10-13 Siemens Energy, Inc. Hollow CMC airfoil with internal stitch
US7736130B2 (en) * 2007-07-23 2010-06-15 General Electric Company Airfoil and method for protecting airfoil leading edge
EP2181974B1 (en) * 2008-10-31 2012-03-21 AVIO S.p.A. Method for the production of components made of ceramic-matrix composite material
FR2939130B1 (fr) * 2008-11-28 2011-09-16 Snecma Propulsion Solide Procede de fabrication de piece de forme de forme complexe en materiau composite.
FR2940173B1 (fr) * 2008-12-23 2013-02-08 Snecma Procede de fabrication d'une piece de forme par tissage 3d et piece de forme ainsi obtenue.
JP5163559B2 (ja) * 2009-03-13 2013-03-13 株式会社Ｉｈｉ タービン翼の製造方法及びタービン翼
FR2946999B1 (fr) * 2009-06-18 2019-08-09 Safran Aircraft Engines Element de distributeur de turbine en cmc, procede pour sa fabrication, et distributeur et turbine a gaz l'incorporant.
FR2950286B1 (fr) * 2009-09-24 2013-08-09 Snecma Procede de fabrication d'une aube de turbomachine en materiau composite
FR2962175B1 (fr) * 2010-07-02 2012-08-10 Snecma Aube a longeron composite integre
FR2985928B1 (fr) * 2012-01-25 2014-03-07 Snecma Outillage de fabrication d'une pale d'helice, comprenant un dispositif ecarteur

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101970170A (zh) * 2008-03-25 2011-02-09 斯奈克玛 制造中空叶片的方法
WO2013079860A1 (fr) * 2011-12-01 2013-06-06 Herakles Procede de fabrication d'une aube de turbomachine en materiau composite a plates-formes integrees

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