CN110352119A - 用于涡轮机的预制件和单件桨叶 - Google Patents

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Abstract

一种用于涡轮机桨叶的纤维预制件,包括通过单件三维编织获得的主纤维结构(40),所述第一主结构(40)包括适于形成桨叶根部的第一纵向区段(41),适于形成一叶片部分(22)的延伸所述第一纵向段(41)的第二纵向段(42),以及适于形成用于一第一平台的第一舌部的沿横向方向从所述第一和第二纵向段(41、42)之间的接合处(49)延伸的第一横向段(51),其中,所述第一横向段(51)在小于所述第一和第二纵向段(41、42)之间的接合处(49)的长度的30%,优选小于15%的长度上轴向地延伸。

Description

用于涡轮机的预制件和单件桨叶
技术领域
本发明涉及一种涡轮发动机叶片的纤维预制件,并且也涉及一种通过这种预制件制成的单件叶片,涉及一种风扇以及涉及一种包括这种叶片的涡轮发动机。
这种预制件可用于制造包括空气动力学平台的单件叶片。例如,这种叶片可以具体是例如用于飞机涡轮喷气发动机的风扇叶片。
背景技术
传统的旁路涡轮喷气发动机具有一个风扇,气流从所述风扇被分成主气流和旁路次级气流,所述主气流被引导到发动机的压缩机、燃烧室以及然后涡轮,所述旁路次级气流输送主要部分的推力。
为了降低涡轮喷气发动机的重量以及降低组成其的部件数量,尤其是在国际申请WO 2013/104852中已经提议使用三维(三维)编织来制造具有整体并入平台的复合材料风扇叶片。这种叶片具有在翼面部分和平台之间提供非常良好的机械连接的优点。然而,通过三维编织制成一种具有整体并入平台的纤维预制件很复杂。具体地,这种单件结构涉及在编织过程中使很大的纱线层退出以形成平台,包括在将会仍然需要保持相当大厚度的区域中:因此,编织这些平台同时导致对翼面部分的形状和设计约束,从而限制翼面部分的优化,尤其是空气动力学优化。
其他技术也是已知的,其中叶片的平台和主体(本质上包括叶片的根部和翼面部分)被单独地编织,其中平台随后在注入基质之前或同时被装配到主预制件。通过这种技术,在设计翼面部分时可以完全地自由,从而更加容易地优化其功能,尤其是其空气动力学功能。相比之下,在平台和叶片主体之间的机械连接更弱,因为在平台和叶片主体之间不存在织物连接。
因此,存在对至少局部地不受上述已知技术的固有缺陷影响的纤维预制件、叶片、风扇和涡轮发动机的真正需求。
发明内容
本发明提供了一种涡轮发动机叶片的纤维预制件,所述预制件包括通过三维编织的单件获得的主纤维结构,所述主第一结构包括适用于形成叶片根部的第一纵向段,延伸所述第一纵向段并适用于形成翼面部分的第二纵向段,以及从所述第一和第二纵向段之间的接合处横向延伸并适用于形成平台舌部的至少一个横向段,其中所述横向段在小于所述第一和第二纵向段之间接合处长度30%的长度上轴向地延伸。特别地,在该结构中可以考虑的是,第一横向段从所述第一和第二纵向段之间的接合处横向延伸并适用于形成第一平台的第一舌部。在这种结构中,所述第一横向段在小于所述第一和第二纵向段之间接合处长度30%的长度上轴向地延伸,优选小于15%。
在本公开中,相对于叶片的主方向限定了术语“纵向”、“横向”、“底部”、“顶部”及其衍生词;相对于涡轮发动机的主轴限定了术语“轴向”、“径向”、“切向”、“内部”、“外部”及其衍生词。此外,这里相对于编织的前进方向使用术语“上游”和“下游”(图中的箭头T)。
利用该预制件,可以设计一种由叶片根部、翼面部分和平台组成的单件叶片:这种单件设计能够大大地减少叶片的重量。
此外,利用这种纤维预制件,在具有叶片以及尤其是其翼面部分的形状可获得的设计自由以及同样具有相对于叶片主体的平台的良好机械强度之间获得了良好的折衷。
特别地是,在这种结构中,寻求允许足够数量的纱线层退出以制造平台的横向舌部的该设计约束仅施加到翼面部分的很小区域,其被限制到翼面部分的轴向长度的最大30%,并且可能地15%。
另外,横向段的该长度足够短,以便可以选择最适于致使必要层退出的翼面部分的区域:因此可以使其对翼面部分设计的影响最小化。
而且,由于舌部与叶片主体一起编织,因此它提供了牢固地连接大批叶片主体的支撑,从而增强了被装配到这种舌部的平台的机械强度。
在某些实施例中,所述主纤维结构包括多个横向段,所述多个横向段沿相同方向从所述第一和第二纵向段之间的接合处横向延伸并适用于形成公共平台的舌部,其中所述纵向段彼此间隔开。特别地,在一种结构中可以考虑的是,所述主纤维结构包括第二横向段,所述第二横向段从所述第一和第二纵向段之间的接合处沿与所述第一横向段相同的方向横向地延伸并适用于形成所述第一平台的第二舌部,其中所述第二横向段被定位在与所述第一横向段的一定距离处。这提供了两种不同的支撑,在所述支撑之间或横过所述支撑可以装配一种平台形成带,从而增强最终平台的机械强度。
术语“与所述第一横向段的一定距离”用于表示在第一和第二横向段之间轴向地留有间隙。
在某些实施例中,该轴向间隙等于所述第一和第二纵向段之间接合处长度的至少15%,优选地至少30%。
在某些实施例中,所述主纤维结构进一步包括至少一个附加横向段,所述横向段沿与至少一个横向段相反的方向从所述第一和第二纵向段之间的接合处横向延伸,并适用于形成第二平台的舌部。特别地,在一种结构中可以考虑的是,所述主纤维结构具有沿与所述第一横向段相反的方向从所述第一和第二纵向段之间的接合处横向延伸的第三横向段,并适用于形成第二平台的第一舌部。即使在没有第二横向段的情况下,也可以存在这种第三横向段。这用于在与所述第一平台相反的侧面上安装第二平台。因此,对于多个横向段,一些可以沿确定方向延伸,例如在压力侧上,并且其他可以沿与所述确定方向相反的方向延伸,例如在吸入侧上,所述压力侧和吸力侧分别用于压力侧平台和吸入侧平台。
在某些实施例中,所述第三横向段与所述第一横向段对齐地延伸。
在某些实施例中,所述主纤维结构还包括第四横向段,所述第四横向段从第一和第二纵向段之间的接合处横向地并且沿与所述第一横向段相反的方向延伸,适用于形成所述第二平台的第二舌部,其中所述第四横向段在小于所述第一和第二纵向段之间接合处长度30%的长度上轴向地延伸,并且优选地小于15%,并且所述第四横向段被定位在与所述第三横向段的一定距离处。
在某些实施例中,所述第四横向段与所述第二横向段对齐地延伸。
所述第三和第四横向段可与相应的第一和第二横向段共享相同的特征。
在某些实施例中,至少一个横向段从所述第一和第二纵向段之间接合处的前端轴向地延伸。首先,这减少了横向段对编织策略的影响以及因此对翼面部分设计的影响。具体地,在叶片根部和翼面部分之间的厚度过渡自然地在前缘处非常大:在这些情况下,许多层自然地可被致使在该位置退出并可用于编织所述横向段。其次,更容易将平台形成带放置在适当位置,因为所述横向段可接收所述带的端部。
在某些实施例中,至少一个横向段从所述第一和第二纵向段之间接合处的后端轴向地延伸。首先,这减少了横向段对编织策略的影响以及因此对翼面部分设计的影响。具体地,叶片根部的厚度通常在后缘相当小:其因此可以局部人工地加厚,以致使足够数量的纱线层能够退出用于编织横向段,对翼面部分设计具有最小影响。其次,更容易将平台形成带放置在适当位置,因为所述横向段可接收所述带的端部。
在某些实施例中,至少一个横向段由自由襟翼的至少一部分形成,所述自由襟翼和所述第二纵向段以非互连方式编织在一起,所述非互连在所述第一和第二纵向段之间的接合处开始。
这种非互连提供了编织与所述第一纵向段连续的横向段对应的自由襟翼的优点,使得所述自由襟翼在结构上附接到横向段,所述段用于形成叶片根部,即总体上叶片的支撑,同时从用于形成翼面部分的第二纵向段下游获取厚度,以及因此需要具有更小的厚度。因此第一和第二纵向段之间的这种边界有助于分离在将成为结构部分的区域和将成为空气动力学部分的另一区域之间的编织:这两个部分之间所需的厚度过渡下在本示例中更容易地制成,只要分离自由襟翼已经减去该厚度的很大一部分。
在某些实施例中,第一横向段由第一自由襟翼的至少一部分形成,所述第一自由襟翼和所述第二纵向段以非互连方式编织在一起,所述非互连在所述第一和第二纵向段之间的接合处开始。
在某些实施例中,第二横向段由第二自由襟翼的至少一部分形成,所述第二自由襟翼和所述第二纵向段以非互连方式编织在一起,所述非互连在所述第一和第二纵向段之间的接合处开始。
在某些实施例中,第三横向段由第三自由襟翼的至少一部分形成,所述第三自由襟翼和所述第二纵向段以非互连方式编织在一起,所述非互连在所述第一和第二纵向段之间的接合处开始。
在某些实施例中,第四横向段由第四自由翼片的至少一部分形成,所述第四自由襟翼和所述第二纵向段以非互连方式编织在一起,所述非互连在所述第一和第二纵向段之间的接合处开始。
在某些实施例中,第一和第二自由襟翼不同,并且通过至少一组无纺布纱线轴向地分离。
在某些实施例中,第三和第四自由襟翼不同,并且通过至少一组无纺布纱线轴向地分离。
在某些实施例中,所述预制件进一步包括至少一条纤维带,例如,第一纤维带,所述第一纤维带独立于主纤维结构编织,具有基本等于在第一和第二纵向段之间接合处长度的宽度,并适用于形成第一平台。
在某些实施例中,所述预制件进一步包括第二纤维带,所述第二纤维带独立于主纤维结构编织,具有基本等于在第一和第二纵向段之间接合处长度的长度,并适用于形成第二平台。
在某些实施例中,所述纤维带被装配到所述主纤维结构的至少一个横向段。特别地,所述纤维带被装配到所述主纤维结构的第一横向段和/或第二横向段。
在某些实施例中,所述第二纤维带被装配到所述主纤维结构的第三横向段和/或第四横向段。
在某些实施例中,通过粘合剂、缝合或共同喷射,至少一条纤维带,优选地每条纤维带,被装配到主纤维结构。
在某些实施例中,通过抵靠在横向段的底表面上,至少一条纤维带被装配到所述横向段。该结构提供了更好的机械强度,以承受在涡轮发动机运行时施加到平台的离心力。
在某些实施例中,至少一条纤维带的顶表面与至少一个横向段的顶表面齐平。这样,最终平台的顶表面为平面且规则的,从而提供了良好的空气动力学特性。
在某些实施例中,至少一条纤维带包括一种形状与所述横向段的形状基本匹配的凹口。
在某些实施例中,至少一个横向段可在小于所述第一和第二纵向段之间接合处长度30%的长度上轴向地延伸。特别地,每个横向段可在小于所述第一和第二纵向段之间接合处长度30%的长度上轴向地延伸。
在某些实施例中,所述横向段的至少任何一个在小于所述第一和第二纵向段之间接合处长度15%的长度上轴向地延伸。特别地,每个横向段可以在小于所述第一和第二纵向段之间接合处长度15%的长度上轴向地延伸。
在某些实施例中,所述第二纵向段的纱线层数以及因此厚度不同。这可以使翼面部分变细,以改进其空气动力学性能。
在某些实施例中,用于编织预制件的纱线是碳纤维。然而,它们可以是任何其他类型的纱线,例如玻璃纤维或Kevlar纤维。
在某些实施例中,用于三维编织该预制件的编织可以是三维互锁类型。然而,可基本以二维方式编织预制件的外表面,例如使用缎纹编织。
本发明还提供了一种涡轮发动机叶片,包括叶片根部、翼面部分和平台,所述平台在所述叶片根部和所述翼面部分之间接合处的水平与所述翼面部分横向地延伸,通过根据上述实施例任一项的纤维预制件将所述叶片制成为复合材料的单件,所述预制件在模具中成形并嵌入在基质中。
通过集成至少一个叶片根部、翼面部分和平台的该单件形状获得了在机械强度、重量、成本、性能和易加工性方面的上述优点。
在某些实施例中,所述基质为有机类型。具体地,其可以是环氧树脂。
在其他实施例中,所述基质为陶瓷型。
本发明还提供一种涡轮发动机风扇,其包括根据上述任何实施例任一项所述的多个叶片。
最后,本发明还提供了一种涡轮发动机,包括根据上述任何实施例的至少一个叶片或风扇。
在阅读所提议的预制件和叶片的实施例的以下详细描述后,上述特征和优点以及其他特征和优点显而易见。本详细描述参考了附图。
附图说明
附图为示意性的并且首先寻求阐明本发明的原理。
在附图中,从一幅图到另一幅图,使用相同的附图标记标识相同的元件(或元件的部分)。
图1是根据本发明的涡轮发动机的剖面图。
图2是根据本发明的叶片的透视图。
图3是适用于获得这种叶片的预制件在组装前的透视图。
图4A和4B为示出预制件的主纤维结构的简图。
图5以简化的方式示出了非互连。
图6是一旦组装和成型后的预制件的透视图。
具体实施方式
为了使本发明更具体,以下参考附图详细描述了一实施例。应当记住的是,本发明不限于该实施例。
图1是根据本发明并在包含其主轴线A的垂直平面上以剖面显示的旁路涡轮喷气发动机1的视图。沿气流的流动方向从上游到下游,它包括风扇2、低压压缩机3、高压压缩机4、燃烧室5、高压涡轮6和低压涡轮7。在其上游部分,涡轮喷气发动机1具有限定两个同心流动通道,即主通道I和次通道II的外壳体8和内壳体9。
图2是风扇2的叶片20的示意透视图。这种叶片20包括叶片根部21和翼面部分22。翼面部分22主要用于执行叶片20的空气动力学功能,而叶片根部21主要用于固定叶片20并为其提供机械强度。
叶片根部21具有使其能够被紧固在风扇盘的槽中的燕尾形轮廓。
叶片20还具有压力侧和吸入侧平台31和32,所述压力侧和吸入侧平台31和32基本上垂直于翼面部分22并且在其任一侧上延伸,与边界叶片根部21和翼面部分22齐平。这些平台31和32用于组成用于该流动通道的光滑的和空气动力学的内壁,并且它们提供了从上游到下游横过风扇2的直径过渡。
在本实施例中,叶片20是一种具有燕尾形根部21和两个平台31和32的风扇叶片。然而,在其他示例中,它可以是用于压缩机,或可能用于涡轮机,或实际上用于中间壳体或后壳体的某一其他类型的叶片,静止叶片(即桨叶)或活动叶片,仅举一些示例。因此,这可以同样包括上部平台,或实际上在叶片的根部或尖端的紧固件凸缘。
图3显示用于制作本示例叶片20的预制件70。它包括与两个纤维带60一起的三维编织的主纤维结构40,所述两个纤维带60同样是三维编织的但独立于主纤维结构40。
主纤维结构40包括由边界49限定的第一纵向段41和第二纵向段42。主纤维结构40还具有从形成第一和第二纵向段41和42之间的接合处的边界49横向延伸的四个横向段51、52、53和54。
第一横向段51在压力侧上从主纤维结构40的前端延伸,即从叶片20的前缘延伸。其轴向长度,即沿边界49的其长度,等于边界49长度的约20%。
第二横向段52也在压力侧上延伸,但是从主纤维结构40的后端,即从叶片20的后缘延伸。其轴向长度,即沿边界49的其长度,同样为边界49长度的约20%。
第三横向段53在与第一横向段51相对并与其对齐的吸入侧延伸,即从主纤维结构40的前端延伸。其轴向长度大致对应于第一横向段51的轴向长度。
第四横向段54同样在与第二横向段51相对并与其对齐的吸入侧延伸,即从主纤维结构40的后端延伸。其轴向长度大致对应于第二横向段51的轴向长度。
以下参考图4A和4B描述该主纤维预制件40的编织。这两幅图与第一和第三横向段51和53处于纵向剖面水平,即靠近主纤维结构40的前缘。然而,该编织与第二和第四横向段52和54完全地类似。
图4A显示三维编织的主纤维结构40。图4B显示在其成型后的相同的主纤维结构40。沿编织方向T,即图中向上,从上游到下游描述了该主纤维结构40。然而,从另一端并且沿相反方向也可以完美地进行编织。
在本实施例中,使用具有三维互锁编织的碳纤维三维地编织主纤维结构40。
在上游端,编织开始于互连区L,其中第一纵向段41被编织以形成20的根部21。
在该互连区L的下游,从非互连区D开始,其中第一自由襟翼50a、第二纵向段42以及第二自由襟翼50b以非互连的方式编织在一起,从而留下非互连的相应平面61和62。
使这种非互连成为可能的编织方法现在在三维编织的领域中众所周知。通过图示,图5是这种非互连编织的简化图。在互连区L中,所有的经纱层c(垂直于图形平面)通过纬纱t(沿图形平面运行)彼此连接,从而形成单以带b0。相反,在非互连区D中,两个带b1和b2以非互连的方式共同编织,即每个带b1、b2具有独立的纬纱t,使得非互连的平面P被布置在两个带b1和b2之间。自然地,这样的结构同样可以如同沿纬纱方向那样沿经纱方向提供,因此对于经纱股或对于纬纱股也同样提供。
此外,在该非互连区D内,沿第二纵向段42和每个自由襟翼50a、50b之间的编织T逐步地提供层出口。
现在能够提供这些层出口的编织方法在三维编织的领域中是众所周知的。具体来说,使纬纱对于某些经纱自由(称为“漂浮的纱线”),因为它们不附接到任何纬纱,而是“漂浮”,并且随后可以被削掉:因此可以全部或部分地消除一些层,从而使预制件的某些区的厚度可减小。在本实施例中,这有助于使第二纵向段42变细,因此使从其制成的翼面部分22变细。
关于该主题,应该观察到的是,在本示例中在主纤维结构40内侧在所述主纤维结构40正被编织的同时制成这些层出口:漂浮的经纱因此被封闭,即被隐藏,在第二纵向段42与自由襟翼50a和50b的一个或另一个之间。
一旦编织结束,自由襟翼50a和50b被切割,从而分别形成第一和第三横向段51和53。然后,这些段如箭头所示向外折叠,以占据它们的最终的横向位置:它们形成用于压力侧和吸入侧平台31和33的各自的支撑舌部。
一旦已经切割了自由襟翼50a和50b,则位于第二纵向段42表面处的漂浮的纱线就变得可以接近,并且可被削掉。
此外,纤维带60以独立的方式,如本示例那样被三维编织,或者被二维编织。它们中的每个都在与第一和第二纵向段41和42之间的边界49的长度对应的长度上延伸。
在其前端,每个纤维带60的顶表面均具有一第一凹口61,所述第一凹口的形状大致对应于第一横向段51或第三横向段53的形状,视情况而定。换句话说,凹口61的深度对应于相应的第一或第三横向段51或53的厚度;凹口61的轴向长度对应于相应的第一或第三横向段51或53的轴向长度;凹口61的横向宽度对应于相应的第一或第三横向段51或53的横向宽度。
在本例中,第一凹口61在所讨论的纤维带60的全部宽度上延伸。因此,纤维带60在其前端的宽度与相应的第一或第三横向段51或53的横向宽度对应。
以类似的方式,在其后端,每个纤维带60的顶表面同样包括一第二凹口62,所述第二凹口的形状大致对应于相应的第二或第四横向段52或54的形状。
在本例中,第二凹口62同样延伸过所讨论的纤维带60的整个宽度。因此,在其后端,纤维带60的宽度与相应的第二或第四横向段52或54的横向宽度相对应。
每个纤维带60于是被安装在一对横向段51、52或53、54的下方,其中所有的横向段51-54被接收在凹口61或62中。因此,每个纤维带60的顶表面与横向段51-54的顶表面齐平。
如图6所示,以这种方式制备的预制件70可被湿润,以使其软化,并且更易于使纤维不对齐。然后它被放置在一具有与预制件70的所需形状匹配的内部空间的成型模具中。
预制件70然后被干燥以使其硬化,从而限制通过成型所赋予的形状。最后,预制件70被放置在具有最终叶片20所需的尺寸的注入模具中,其中基质被喷射到模具内,特别是环氧树脂。例如,可通过已知的树脂传递模塑(RTM)技术实施这种注入。在该步骤结束时,获得一由复合材料制成的叶片20,其包括由嵌入在环氧树脂基质中的碳纤维编织成的预制件70。叶片20可通过机加工步骤完成。
在本实施例中,每个纤维带60均被粘附地结合在横向段51-54的下方。然而,在其他实施例中,纤维带60可仅与主纤维结构40一起放置在注入模具中,当基质凝固时,由于这种共同注入,纤维带60被粘合在主纤维结构40上。
尽管参考具体实施例描述了本发明,但很明显的是,可以在不超出由权利要求限定的本发明的通用范围的情况下对这些实施例进行修改和变化。特别是,所示出和/或提及的多种实施例的单独特征可结合在附加实施例中。因此,需要在说明性而非限制性的意义上考虑本说明书和附图。
同样需要清楚的是,参考一种方法描述的所有特征可以单独地或组合地转置到一种装置,反之亦然,参考一种装置描述的所有特征可以单独或组合地转置到一种方法。

Claims (13)

1.一种涡轮发动机叶片的纤维预制件,所述预制件包括由三维编织的单件获得的主纤维结构(40),所述主第一结构(40)包括:
-适于形成叶片根部(21)的第一纵向段(41);
-延伸所述第一纵向段(41),并适于形成翼面部分(22)的第二纵向段(42);以及
-从所述第一和第二纵向段(41、42)之间的接合处(49)横向延伸,并适于形成平台(31)的舌部的至少一个横向段(51);
其中,所述横向段(51)在小于所述第一和第二纵向段(41、42)之间的接合处(49)的长度的30%的长度上轴向地延伸。
2.根据权利要求1所述的预制件,其中,所述主纤维结构(40)包括多个横向段(51、52),所述横向段沿相同的方向从所述第一和第二纵向段(41、42)之间的接合处(49)横向延伸,并适于形成一公共平台(31)的舌部;
其中,所述纵向段(51、52)彼此间隔开。
3.根据权利要求1或2所述的预制件,其中,所述主纤维结构(40)进一步包括至少一个附加横向段(53),该附加横向段沿与至少一个横向段相反的方向从所述第一和第二纵向段(41、42)之间的接合处(49)横向延伸,并适于形成一第二平台(32)的舌部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的预制件,其中,至少一个横向段(51、53)从所述第一和第二纵向段(41、42)之间的接合处(49)的前端轴向地延伸。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的预制件,其中,至少一个横向段(52、54)从所述第一和第二纵向段(41、42)之间的接合处(49)的后端轴向地延伸。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的预制件,其中,至少一个横向段(51、52、53、54)由一自由襟翼(50a)的至少一个部分形成,所述自由襟翼(50a)和所述第二纵向段(42)以非互连的方式共同编织,所述非互连(D)始于所述第一和第二纵向段(41、42)之间的接合处(49)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的预制件,还包括至少一个纤维带(60),所述纤维带(60)独立于所述主纤维结构(40)编织,其宽度基本等于所述第一和第二纵向段(41、42)之间的接合处(49)的长度,并适于形成一平台(31)。
8.根据权利要求7所述的预制件,其中,通过抵靠所述横向段(51、52)的底表面,所述纤维带(60)被安装到所述主纤维结构(40)的至少一个横向段(51、52)上。
9.根据权利要求7或8所述的预制件,其中,所述纤维带(60)的顶表面与至少一个横向段(51、52)的顶表面齐平。
10.根据前述权利要求中任一项所述的预制件,其中,至少一个横向段(51、52、53、54)在小于所述第一和第二纵向段(41、42)之间的接合处(49)的长度的15%的长度上轴向地延伸。
11.一种涡轮发动机叶片,包括:
-叶片根部(21);
-翼面部分(22);和
-平台(31),所述平台(31)在所述叶片根部(21)与所述翼面部分(22)之间的接合处(49)的水平横向延伸到所述翼面部分(22);
其特征在于,所述叶片(20)作为利用根据权利要求1至10中任一项所述的纤维预制件(70)的复合材料的单件来制造,所述预制件(70)在一模具中成形,并嵌入在一基质中,优选嵌入在有机类型的基质中。
12.一种涡轮发动机风扇,其特征在于,其包括多个根据权利要求11所述的叶片(2)。
13.一种涡轮发动机,其特征在于,其包括至少一个根据权利要求11所述的叶片(20)或一根据权利要求12所述的风扇(2)。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114430792A (zh) * 2019-08-28 2022-05-03 赛峰飞机发动机公司 风扇叶片的纤维增强体的纤维的混杂化
CN114616081A (zh) * 2019-10-29 2022-06-10 赛峰集团 用于生产复合部件,特别是涡轮发动机叶片的编织纤维预制件

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3090449B1 (fr) * 2018-12-21 2022-01-14 Safran preforme avec un renfort fibreux tisse en une seule piece pour plateforme inter aube
CN113833691A (zh) * 2020-06-08 2021-12-24 中国航发商用航空发动机有限责任公司 一种风扇组件及涡轮风扇发动机

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102232019A (zh) * 2008-11-28 2011-11-02 斯奈克玛动力部件公司 用于制造复杂形状的复合材料部件的方法
CN104040056A (zh) * 2012-01-09 2014-09-10 斯奈克玛 用于由复合材料制成且具有集成平台的涡轮发动机叶片的纤维预成型件及其制造方法
CN105026123A (zh) * 2012-11-13 2015-11-04 斯内克马公司 用于涡轮机的单块预制件和桨叶
WO2016066954A1 (fr) * 2014-10-30 2016-05-06 Snecma Aube composite comprenant une plateforme munie d'un raidisseur
WO2016174343A1 (fr) * 2015-04-29 2016-11-03 Snecma Aube munie de plateformes possedant un raidisseur
GB2540244A (en) * 2015-04-29 2017-01-11 Snecma A Blade provided with platforms possessing attachment portions
US20170051617A1 (en) * 2015-08-18 2017-02-23 Safran Aircraft Engines Composite material vane with integrated aerodynamic covering element and manufacturing method thereof

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4195396A (en) * 1977-12-15 1980-04-01 Trw Inc. Method of forming an airfoil with inner and outer shroud sections
FR2861143B1 (fr) * 2003-10-20 2006-01-20 Snecma Moteurs Aube de turbomachine, notamment aube de soufflante et son procede de fabrication
US7510379B2 (en) * 2005-12-22 2009-03-31 General Electric Company Composite blading member and method for making
FR2907475B1 (fr) * 2006-10-18 2008-12-05 Messier Dowty Sa Sa Tissu composite 3d
FR2939129B1 (fr) * 2008-11-28 2014-08-22 Snecma Propulsion Solide Aube de turbomachine en materiau composite et procede pour sa fabrication.
US9062562B2 (en) * 2008-11-28 2015-06-23 Herakles Composite material turbomachine engine blade or vane, compressor stator segment or turbine nozzle segment incorporating such vanes and method for manufacturing same
FR2943942B1 (fr) * 2009-04-06 2016-01-29 Snecma Procede de fabrication d'une aube de turbomachine en materiau composite
FR2953885B1 (fr) * 2009-12-14 2012-02-10 Snecma Aube de turbomachine en materiau composite et procede pour sa fabrication
US8499450B2 (en) * 2010-01-26 2013-08-06 United Technologies Corporation Three-dimensionally woven composite blade with spanwise weft yarns
US9045992B2 (en) * 2010-06-28 2015-06-02 Herakles Turbomachine blades or vanes having complementary even/odd geometry
US9033673B2 (en) * 2010-06-28 2015-05-19 Herakles Turbomachine blade or vane having complementary asymmetrical geometry
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
EP2996851A2 (en) * 2013-05-14 2016-03-23 General Electric Company Composite woven outlet guide with optional hollow airfoil
FR3035678B1 (fr) * 2015-04-29 2017-05-12 Snecma Aube munie de plateformes possedant une jambe de retenue
FR3035675B1 (fr) * 2015-04-29 2017-05-12 Snecma Aube munie de plateformes comportant des inserts

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102232019A (zh) * 2008-11-28 2011-11-02 斯奈克玛动力部件公司 用于制造复杂形状的复合材料部件的方法
CN104040056A (zh) * 2012-01-09 2014-09-10 斯奈克玛 用于由复合材料制成且具有集成平台的涡轮发动机叶片的纤维预成型件及其制造方法
CN105026123A (zh) * 2012-11-13 2015-11-04 斯内克马公司 用于涡轮机的单块预制件和桨叶
WO2016066954A1 (fr) * 2014-10-30 2016-05-06 Snecma Aube composite comprenant une plateforme munie d'un raidisseur
WO2016174343A1 (fr) * 2015-04-29 2016-11-03 Snecma Aube munie de plateformes possedant un raidisseur
GB2540244A (en) * 2015-04-29 2017-01-11 Snecma A Blade provided with platforms possessing attachment portions
US20170051617A1 (en) * 2015-08-18 2017-02-23 Safran Aircraft Engines Composite material vane with integrated aerodynamic covering element and manufacturing method thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114430792A (zh) * 2019-08-28 2022-05-03 赛峰飞机发动机公司 风扇叶片的纤维增强体的纤维的混杂化
US11808171B2 (en) 2019-08-28 2023-11-07 Safran Aircraft Engines Hybridization of the fibers of the fibrous reinforcement of a fan blade
CN114616081A (zh) * 2019-10-29 2022-06-10 赛峰集团 用于生产复合部件,特别是涡轮发动机叶片的编织纤维预制件
CN114616081B (zh) * 2019-10-29 2023-07-25 赛峰集团 用于生产复合部件,特别是涡轮发动机叶片的编织纤维预制件

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EP3589468B1 (fr) 2021-03-31
FR3063448A1 (fr) 2018-09-07

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