CN110617158B - 推力反向器级联及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种推力反向器级联及其制造方法。飞机发动机的推力反向器级联包括：框架和叶片，该叶片被包覆模制到框架上。框架和叶片每个都包括热塑性基质中的增强纤维。公开了一种用于制造推力反向器级联或包括有空气动力学表面的另一个零件的方法，该空气动力学表面被构造成与流体流相互作用。该方法包括：提供零件的第一部分；并将零件的第二部分包覆模制到第一部分上，其中第二部分包括空气动力学表面。

Description

推力反向器级联及其制造方法
技术领域
本公开总体上涉及飞机，并且更具体地涉及飞机发动机的推力反向器级联和相关联的制造方法。
背景技术
飞机发动机通常配备有推力反向器，其增加阻力并且可以在着陆期间降低飞机的速度。对于级联型推力反向器，飞机发动机的机舱上的可平移罩(transcowl)向后平移以暴露包括多个叶片的级联。阻挡门使得通过发动机的旁通气流被引导通过推力反向器级联，其中叶片将气流重新定向成向前以产生反向推力。
一些推力反向器级联使用复合材料制造，这些复合材料需要很多工艺步骤和专用设备。复合推力反向器级联的制造可能是耗时的、劳动密集的并且昂贵的。期望进行改进。
发明内容
在一个方面，本公开描述了一种使用包覆模制来制造飞机发动机的推力反向器级联的方法。该方法包括：
提供推力反向器级联的第一部分；和
将推力反向器级联的第二部分包覆模制到第一部分上，第二部分包括推力反向器级联的一个或多个叶片。
第一部分可以包括一个或多个外部框架构件，该一个或多个外部框架构件协作地限定推力反向器级联的周边的至少一部分。第一部分可以包括肋条，该肋条在该一个或多个外部框架构件中的两个外部框架构件之间延伸。
第一部分可以包括：外部框架构件，该外部框架构件协作地限定推力反向器级联的周边的至少一部分；两个肋条，该两个肋条在外部框架构件中的两个外部框架构件之间延伸；和一个或多个支架，该一个或多个支架在该两个肋条之间延伸。该方法可以包括将该一个或多个叶片直接包覆模制到该一个或多个支架中的相应支架上。
第一部分和第二部分可以每个都包括热塑性基质中的增强纤维。第一部分的增强纤维可以比第二部分的增强纤维更长。第二部分可以包括约30％体积分数的增强纤维。第一部分的大部分增强纤维可以是大致单向的。第一部分的大部分增强纤维可以是大致平行的。第一部分的大部分增强纤维可以是编织的。第二部分中的大部分增强纤维可以是可变定向的。第二部分中的增强纤维的长度可以在0.25英寸(6.4mm)和0.5英寸(12.7mm)之间。
第二部分可以包括推力反向器级联的一个或多个肋条。
提供第一部分可以包括：将第一部分热成形。
提供第一部分可以包括：将多个外部框架构件热成形，该多个外部框架构件协作地限定推力反向器级联的周边的至少一部分。第二部分可以包括推力反向器级联的一个或多个肋条。该方法可以包括：在将第二部分包覆模制之前将该多个外部框架构件结合在一起。
提供第一部分可以包括：将多个外部框架构件热成形，该多个外部框架构件协作地限定推力反向器级联的周边的至少一部分；并且将推力反向器级联的一个或多个肋条热成形。该方法可以包括：将该多个外部框架构件结合在一起并且在将该一个或多个第二部件包覆模制之前将该一个或多个肋条结合到外部框架构件。
提供第一部分可以包括：将推力反向器级联的一个或多个支架热成形。该方法可以包括：将该一个或多个支架结合到该一个或多个肋条；并且将该一个或多个叶片包覆模制到该一个或多个支架中的相应支架上。
提供第一部分可以包括：将推力反向器级联的一个或多个支架热成形。该方法可以包括：将该一个或多个支架与该一个或多个肋条互锁；并且将该一个或多个叶片包覆模制到该一个或多个支架中的相应支架上。
提供第一部分可以包括：将单件式外部框架热成形，该单件式外部框架限定推力反向器级联的周边。第二部分可以包括推力反向器级联的一个或多个肋条。该方法可以包括：将推力反向器级联的一个或多个肋条热成形。该方法可以包括：在将第二部分包覆模制之前将该一个或多个肋条结合到单件式外部框架。
实施例可以包括以上特征的组合。
在另一方面，本公开描述了一种制造一种零件的方法，该零件包括用于与流体流相互作用的空气动力学表面。该方法包括：
将该零件的第一部分热成形；和
将该零件的第二部分包覆模制到第一部分上，第二部分包括空气动力学表面。
第一部分和第二部分可以每个都包括热塑性基质中的增强纤维。第一部分的增强纤维可以比第二部分的增强纤维更长。第二部分可以包括约30％体积分数的增强纤维。第一部分的大部分增强纤维可以是大致单向的。第一部分的大部分增强纤维可以是大致平行的。第一部分的大部分增强纤维可以是编织的。第二部分中的大部分增强纤维可以是可变定向的。第二部分中的增强纤维的长度可以在0.25英寸(6.4mm)和0.5英寸(12.7mm)之间。
第一部分可以包括多个第一部件，并且该方法可以包括：在将第二部分包覆模制之前将该多个第一部件结合在一起。
实施例可以包括以上特征的组合。
在另一方面，本公开描述了一种飞机发动机的推力反向器级联。推力反向器级联包括：
第一部分；和
第二部分，该第二部分包覆模制到第一部分上，第二部分包括空气动力学叶片。
第一部分可以包括一个或多个热成形的外部框架构件，该一个或多个外部框架构件协作地限定推力反向器级联的周边的至少一部分。第一部分包括热成形的肋条，该肋条连接到该一个或多个外部框架构件。
第一部分和第二部分可以每个都包括热塑性基质中的增强纤维。第一部分的增强纤维可以比第二部分的增强纤维更长。第二部分可以包括约30％体积分数的增强纤维。第一部分的大部分增强纤维可以是大致单向的。第一部分的大部分增强纤维可以是大致平行的。第一部分的大部分增强纤维可以是编织的。第二部分中的大部分增强纤维可以是可变定向的。第二部分中的增强纤维的长度可以在0.25英寸(6.4mm)和0.5英寸(12.7mm)之间。
在一些实施例中，第一部分可以包括热成形的支架，该支架限定空气动力学叶片的结构增强件，并且支架的增强纤维可以比空气动力学叶片的增强纤维更长。支架可以限定空气动力学叶片的内芯。
实施例可以包括以上特征的组合。
在另一方面，本公开描述了一种包括如本文所公开的推力反向器级联的飞机发动机的推力反向器。
在另一方面，本公开描述了一种用于与流体流相互作用的零件。
该零件包括：
热成形的第一部分；和
第二部分，该第二部分包覆模制到第一部分上，第二部分包括用于与流体流相互作用的空气动力学表面。
热成形的第一部分可以包括结合在一起的一个或多个热成形的构件。
第一部分和第二部分可以每个都包括热塑性基质中的增强纤维。第一部分的增强纤维可以比第二部分的增强纤维更长。第二部分可以包括约30％体积分数的增强纤维。第一部分的大部分增强纤维可以是大致单向的。第一部分的大部分增强纤维可以是大致平行的。第一部分的大部分增强纤维可以是编织的。第二部分中的大部分增强纤维可以是可变定向的。第二部分中的增强纤维的长度可以在0.25英寸(6.4mm)和0.5英寸(12.7mm)之间。
在一些实施例中，第一部分可以包括热成形的支架，该支架限定空气动力学表面的结构增强件，并且支架的增强纤维可以比第二部分的增强纤维更长。
在另一方面，本公开描述了一种制造一种零件的方法，该零件包括用于与流体流相互作用的空气动力学表面，该方法包括：
将零件的第一部分热成形；和
将该零件的第二部分包覆模制到第一部分上，第二部分包括空气动力学表面。
第一部分和第二部分可以每个都包括热塑性基质中的增强纤维。
第一部分的增强纤维可以比第二部分的增强纤维更长。
第二部分可以包括约30％体积分数的增强纤维。
第一部分的大部分增强纤维可以是大致单向的。
第一部分的大部分增强纤维可以是大致平行的。
第一部分的大部分增强纤维可以是编织的。
第二部分中的大部分增强纤维可以是可变定向的。
第二部分中的增强纤维的长度可以在0.25英寸(6.4mm)和0.5英寸(12.7mm)之间。
第一部分可以包括多个第一部件，并且该方法包括：在将第二部分包覆模制之前将该多个第一部件结合在一起。
在另一方面，本公开描述了一种用于与流体流相互作用的零件，该零件包括：
热成形的第一部分；和
第二部分，该第二部分包覆模制到第一部分上，第二部分包括用于与流体流相互作用的空气动力学表面。
热成形的第一部分可以包括结合在一起的一个或多个热成形的构件。
热成形的第一部分和第二部分可以每个都包括热塑性基质中的增强纤维。
热成形的第一部分的增强纤维可以比第二部分的增强纤维更长。
第二部分可以包括约30％体积分数的增强纤维。
热成形的第一部分和第二部分可以每个都包括增强纤维；
热成形的第一部分可以包括热成形的支架，该支架限定空气动力学表面的结构增强件；并且
支架的增强纤维可以比第二部分的增强纤维更长。
第一部分的大部分增强纤维可以是大致单向的。
第一部分的大部分增强纤维可以是大致平行的。
第一部分的大部分增强纤维可以是编织的。
第二部分中的大部分增强纤维可以是可变定向的。
第二部分中的增强纤维的长度可以在0.25英寸(6.4mm)和0.5英寸(12.7mm)之间。
实施例可以包括以上特征的组合。
根据以下包括的详细描述和附图，本申请主题的这些和其它方面的进一步细节将是显而易见的。
附图说明
现在参考附图，其中：
图1A是飞机发动机的一部分的概略轴向截面视图，示出了处于收起状态中的示例性级联式推力反向器；
图1B是图1A的飞机发动机的一部分的概略轴向截面视图，示出了处于展开状态中的推力反向器；
图2A是图1A和图1B的推力反向器的示例性级联的立体图。
图2B是图2A的级联的一部分的放大立体图。
图3是制造推力反向器级联的方法的流程图。
图4A是图2A的级联的示例性框架的概略立体图。
图4B是图4A的框架的外部框架构件在图4A的线4-4处的截面轮廓。
图5A是图2A的级联的另一示例性框架的概略立体图。
图5B是图5A的框架的角部区域的放大立体图。
图6A是图2A的级联的另一示例性框架的立体图。
图6B是图6A的框架的示例性肋条的立体图。
图7是图2A的级联的另一示例性框架的立体图。
图8A是组装具有图7的框架的肋条的支架的示例性方法的概略立体图。
图8B是组装具有图7的框架的肋条的支架的示例性方法的概略立体图。
图9是制造用于与流体流相互作用的零件的另一种方法的流程图。
图10A和图10B概略地图示了一种示例性包覆模制方法，其中图10A和10B分别示出了被部分填充和完全填充的模腔；
图11A和图11B概略地图示了另一种示例性包覆模制方法，其中图11A和11B分别示出了被部分填充和完全填充的模腔；
图12A和图12B概略地图示了另一种示例性包覆模制方法，其中图12A和12B分别示出了被部分填充和完全填充的模腔；
图13A和图13B概略地图示了另一种示例性包覆模制方法，其中图13A和13B分别示出了被部分填充和完全填充的模腔；和
图14A和图14B概略地图示了另一种示例性包覆模制方法，其中图14A和14B分别示出了被部分填充和完全填充的模腔。
具体实施方式
以下公开涉及由(例如，热塑性)复合材料制成的推力反向器级联和用于制造这种级联的方法。应当理解的是，本文公开的方法也能够用于制造推力反向器级联以外的零件。例如，本文公开的方法能够用于制造复合(例如，飞机或飞机发动机)零件，这些零件具有旨在与流体(例如，空气)流相互作用的一个或多个空气动力学表面。在各种实施例中，本文公开的方法可以使用包覆模制来形成限定空气动力学表面的零件的一部分，诸如推力反向器级联的一个或多个叶片。在一些实施例中，本文所公开的方法与一些现有的制造复合推力反向器级联的方法(例如，热固法)相比可以具有降低的复杂性、更少费时间并且因此成本更低。在一些实施例中，本文公开的方法还可以展现出比生产复合推力反向器级联的其它方法更好的工艺可重复性。
在一些实施例中，本文公开的方法可以包括：将零件的一个或多个部件包覆模制到零件的一个或多个其它(例如，热成形的)部件上。包覆模制是将两种或更多种材料组合以形成单个零件的工艺。在制造工艺期间，第一种材料(即基材)被一种或多种后续(即包覆模制)材料部分或完全覆盖。包覆模制是一种注射模制工艺，其中一种材料被加热至可流动状态、在压力下注入模具中，在该模具中，这种材料被模制到已经置放在该模具中的第二种材料上。取决于所选择的材料和基材的几何形状以及包覆模制，包覆模制能够与基材形成相对强的结合。换句话说，包覆模制是在已经存在的部件的至少一部分上添加另外的材料层的工艺。
在本文公开的方法的各种实施例中，可以使用任何合适的方法生产基材，其中在该基材上进行包覆模制。在一些实施例中，基材可以在包覆模制之前通过热成形制成。热成形是一种制造工艺，其中(例如，热塑性)片材被加热至柔韧的成型温度、该片材在模具中成形并可选地修整成期望的形状。片材通常在烘箱中被加热至允许该片材能够在模具中或模具上拉伸的足够高的温度，并且然后被冷却以保持期望的形状。
通过参考附图描述了各种实施例的各方面。
图1A和图1B是示例性飞机发动机10的一部分的概略轴向截面视图，示出了分别处于收起状态中和展开状态中的示例性级联式推力反向器12。在一些实施例中，发动机10可以是例如涡轮风扇类型。发动机10可以包括：发动机核心14；机舱16，机舱16包围发动机核心14；旁通管道18，旁通管道18被限定在机舱16和发动机核心14之间；和风扇(未示出)，该风扇推动环境空气流动通过发动机10。通过发动机10的气流可以被分成发动机核心气流和旁通气流，该旁通气流通过旁通管道18。在一些实施例中，风扇能够产生由发动机10产生的推力的大部分。
推力反向器12能够用于暂时将由发动机10产生的推力中的一些重新定向成向前而不是向后。反向推力抵抗安装有发动机10的飞机的向前运动，从而提供减速。推力反向器12能够在着陆期间刚刚触地后帮助减慢飞机的速度。例如，发动机10可以被安装到固定翼飞机的机翼或机身。
推力反向器12可以被集成到机舱16中。推力反向器12可以包括可平移的罩20(下文中被称为“可平移罩20”)、一个或多个级联面板22(下文称为“级联22”)和一个或多个阻挡门24(见图1B)。可平移罩20能够在以下位置之间移动：(1)收起位置(见图1A)，其中级联22不与流过旁通管道18的旁通空气流相互作用；和(2)展开位置(见图1B)，其中级联22与旁通空气流相互作用。可平移罩20可以经由一个或多个合适的致动器(未示出)在收起位置和展开位置之间可选择地平移，从而将级联22暴露于旁通空气流。可以将阻挡门24随着可平移罩20的展开而展开。例如，阻挡门24可以在第一端处以枢转的方式连接到机舱16的一部分(例如，可平移罩20)并且在第二端处以枢转的方式连接到连杆26，连杆26继而可以以枢转的方式连接到发动机核心14的壳体或其它结构部件。在阻挡门24的展开位置中，阻挡门24可以使旁通管道18中的旁通空气流的至少一部分经由级联22而不是经由旁通管道18的后喷口离开旁通管道18。级联22可以被构造成使得旁通空气的转向流至少部分地被重新定向在向前方向上，从而产生一些反向推力。
图2A是推力反向器12的示例性级联22的立体图。图2B是级联22的放大立体图。级联22可以被构造为大致弯曲的(例如，弓形)面板，该面板被构造成经由由可平移罩20的展开所限定的部分环形开口与离开旁通管道18的气流相互作用。级联22可以围绕发动机10的中心线部分地周向延伸。在一些实施例中，发动机10可以包括多个级联22。级联22可以包括框架，该框架由协作地限定级联22的周边的至少一部分的一个或多个热成形的外部框架构件28限定。框架还可以包括一个或多个热成形的或包覆模制的肋条30，该一个或多个肋条30连接(例如，结合)到该一个或多个外部框架构件28。在一些实施例中，多个间隔开的肋条30可以在相对的框架构件28之间延伸并且被连接到相对的框架构件28。在一些实施例中，一些叶片32可以在肋条30之间延伸并且被连接(例如，结合)到肋条30。在一些实施例中，一个或多个叶片32可以基本上横向于肋条30定向。在一些实施例中，一个或多个叶片32可以相对于肋条30倾斜地定向。叶片32可以被间隔开以在其间限定开口34，从而允许一些旁通气流离开旁通管道18。叶片32可以每个都限定一个或多个空气动力学表面，该空气动力学表面被定向和构造成与重新定向的旁通空气流相互作用并改变通过级联22的旁通空气流的方向，以产生反向推力。在一些实施例中，级联22可以限定网格结构，该网格结构包括叶片32的二维阵列和相关联的开口34。如下解释地，外部框架构件28、肋条30和叶片32可以由非金属纤维增强复合材料制成。在一些实施例中，外部框架构件28、肋条30和叶片32可以每个都包括嵌入热塑性基质中的增强纤维。
图3是制造推力反向器级联22的示例性方法100的流程图。在各种实施例中，方法100可以包括一种复合制造技术或者两种或更多种复合制造技术的组合。例如，在一些实施例中，方法100可以包括：对级联22的一部分使用包覆模制，与对于级联22的另一部分使用另一工艺(例如，热成形)的组合。在各种实施例中，方法100可以包括：
提供级联22的第一部分(例如，外部框架构件28)(见框102)；和
将级联22的第二部分(例如，包括叶片32)包覆模制到第一部分上(见框104)。
在一些实施例中，所提供的第一部分可以包括一个或多个外部框架构件28，该一个或多个外部框架构件28协作地限定级联22的周边的至少一部分。第二部分可以包括一个或多个叶片32。第一和第二部分的尺寸和体积可以在本文公开的各种实施例中变化。在一些实施例中，级联22的整个内部网格结构可以通过例如包覆模制来形成。可替代地，可以通过包覆模制仅形成级联22的内部网格结构的一部分。例如，肋条30可以在包覆模制之前作为第一部分的一部分提供，或者肋条30可以(例如，同时)与叶片32一起作为第二部分的一部分包覆模制。因此，在一种情况下，可以提供包括外部框架构件28而不包括任何肋条30的框架，其中肋条30和叶片32随后通过包覆模制形成以形成级联22。在另一种情况下，可以提供包括外部框架构件28和肋条30的框架，其中叶片32随后通过包覆模制形成以形成级联22。在一些实施例中，在包覆模制之前可以将一个或多个肋条30作为框架的一部分提供，并且一个或多个肋条30可以是通过包覆模制而形成的该一个或多个第二部件的一部分。
在包覆模制之前提供第一部分可以包括：将这样的第一部分热成形。例如，外部框架构件28和可选的肋条30可以由一种或多种合适的纤维增强复合材料(诸如，例如纤维增强聚合物)热成形。在各种实施例中，增强纤维可以包括玻璃和/或碳。因此，外部框架构件28和/或肋条30的材料可以例如由玻璃纤维增强热塑性树脂或由碳纤维增强热塑性树脂制成。在一些实施例中，热成形的部件中的增强纤维可以是相对长的。在一些实施例中，热成形的部件中的增强纤维可以沿着热成形的部件的尺寸(例如，长度或宽度)连续延伸。在一些实施例中，一种或多种热成形的部件的至少大部分长增强纤维可以是大致单向的。在一些实施例中，一种或多种热成形的部件的至少大部分长增强纤维可以是大致平行的。在一些实施例中，一种或多种热成形的部件的至少大部分长增强纤维可以是编织的。在一些实施例中，增强纤维可以嵌入(例如，热塑性)聚合物基质材料中，该聚合物基质材料可以包括例如聚芳醚酮(PAEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺(PA)或聚苯硫醚(PPS)。在一些实施例中，热成形的部件可以由长(例如，连续)纤维热塑性层压板形成。在一些实施例中，热成形的部件可以由预浸渍有热塑性基质复合材料(即“预浸料”)的材料形成。
包覆模制的部件(例如，叶片32和可选的肋条30)还可以包括合适的纤维增强复合材料，诸如例如纤维增强聚合物。在各种实施例中，增强纤维可以包括玻璃和/或碳。因此，叶片32和/或肋条30的材料可以是例如玻璃纤维增强热塑性树脂或碳纤维增强热塑性树脂。在一些实施例中，包覆模制的部件中的增强纤维可以相对短(例如，短切纤维，长度为0.25英寸(6.4mm)至0.5英寸(12.7mm))，以允许在注射模制期间包覆模制材料充分流动。在一些实施例中，包覆模制的部件中的大部分增强纤维可以是可变(例如，通常随机)定向的。在一些实施例中，包覆模制材料可以具有约20％的增强纤维的体积分数。在一些实施例中，包覆模制材料可以具有大于20％的增强纤维的体积分数。在一些实施例中，包覆模制材料可以具有约30％的增强纤维的体积分数。在一些实施例中，包覆模制材料可以具有约40％的增强纤维的体积分数。在一些实施例中，包覆模制材料可以具有在20％和40％之间的增强纤维的体积分数。在一些实施例中，增强纤维可以嵌入(例如，热塑性)聚合物基质材料中，该聚合物基质材料可以包括例如PAEK、PEEK、PEKK、PEI、PA或PPS。在一些实施例中，热成形的部分可以具有比包覆模制的部分更长的增强纤维。
方法100的各方面在下面关于图4A至图8B进行描述。
图4A是级联22的示例性框架36的概略立体图。图4B是框架36的外部框架构件28在线4-4处的示例性L形截面轮廓。框架36可以包括多个外部框架构件28的组件，该多个外部框架构件28至少部分地限定级联22的周边。外部框架构件28可以单独热成形并随后组装在一起以形成框架36，框架36然后可以用作基板，该基板用于随后在一个步骤中包覆模制肋条30和叶片32。在一些实施例中，框架36可以具有由组装在一起的四个外部框架构件28形成的四边形状。在一些实施例中，外部框架构件28可以使用例如电阻焊接、电感焊接、超声波焊接和/或粘合而结合在一起。
图5A是级联22的另一示例性框架36的概略立体图。图5B是图5A的框架36的角部区域的放大立体图。在一些实施例中，框架36可以被热成形为单件式(例如，四边)部件，该单件式部件限定级联22的周边。例如，框架36可以由片材38热成形，片材38包括大致沿其一条轴线延伸的基本上连续的增强纤维。片材38可以包括中心开口，该中心开口被限定在四侧之间，该四侧旨在被热成形为分别的外部框架构件28。片材38可以包括在片材38中预切割的狭缝40，以便于形成外部框架构件28的L形截面轮廓和框架36的角部，相邻的外部框架构件28在框架36的角部处相交。在热成形之后，单件式热成形的框架36可以不需要随后结合相邻的外部框架构件28。单件式热成形的框架36可以用作基板，该基板用于随后在一个步骤中对肋条30和叶片32进行包覆模制。
在一些实施例中，如果需要，则可以将另外的材料添加到框架36的角部，以便闭合在框架36的相邻壁之间限定的间隙39(见图5B)。这种另外的材料可以包括例如单独的角部件(corner piece)，该单独的角部件与外部框架构件28的热成形的复合材料类型相同，并且该单独的角部件随后结合(例如，焊接)到框架36的角部区域以闭合间隙39并且由此增强角部区域。可替代地，可以允许在框架36中形成的间隙39在包覆模制期间用包覆模制材料填充。
图6A是级联22的另一示例性框架36的立体图。如以上解释的，在一些实施例中，一个或多个肋条30可以是框架36的一部分，框架36用作基板，该基板用于随后包覆模制叶片32。图6A图示了包括肋条30的框架36的实施例。在各种实施例中，外部框架构件28可以单独热成形并随后被结合在一起。可替代地，外部框架构件28可以被热成形为单件式部件，如图5A中所示。肋条30可以通过热成形生产并随后与外部框架构件28组装(例如，被结合于外部框架构件28)。肋条30可以在两个相对的外部框架构件28之间延伸并与该两个相对的外部框架构件28组装。
图6B是图6A的框架36的示例性热成形的肋条30的立体图。肋条30可以例如经由与肋条30一体的突片30A通过结合(例如，焊接和/或粘合)与外部框架构件28组装。例如，图6B中所示的肋条30的突片30A可以被结合到外部框架构件28的对应的内表面。在一些实施例中，肋条30可以由与外部框架构件28相同类型的复合材料热成形。
图7是级联22的另一示例性框架36的立体图。在一些实施例中，一个或多个肋条30和一个或多个支架41可以是框架36的一部分，框架36用作基板，该基板用于随后的包覆模制。图7的框架36图示了包括有外部框架构件28、肋条30和支架41的框架36的实施例。在各种实施例中，外部框架构件28可以单独热成形并随后结合在一起，或者可替代地，外部框架构件28可以被热成形为单件式部件，如图5A中所示。肋条30可以通过热成形生产并随后与外部框架构件28组装(例如，被结合于外部框架构件28)。支架41可以通过热成形生产并随后与肋条30组装(例如，被结合于肋条30和/或与肋条30互锁)。在一些实施例中。支架41可以由与外部框架构件28和肋条30相同类型的复合材料热成形。
热成形的支架41可以在相邻的肋条30之间延伸并且被布置在最终包覆模制的叶片32的位置处。例如，叶片32可以被直接包覆模制到分别的支架41上，使得每个支架41可以用作结构增强件，该结构增强件用于对应的包覆模制的叶片32。在一些实施例中，每个支架41可以成为对应的包覆模制叶片32的内芯。支架41的增强纤维可以比形成叶片32的包覆模制材料中的增强纤维更长。对叶片32使用包覆模制可以提高尺寸控制并因此提高在形成严格控制的空气动力学表面时的精度，该空气动力学表面由叶片32限定。支架41可以提供合适的基板，叶片32的空气动力学表面可以在该基板上包覆模制，并且因此可以成为叶片32的结构件。
图8A是将支架41与图7的框架36的肋条30组装的示例性方法的概略立体图。支架41可以单独热成形，并且随后通过例如结合(例如焊接和/或粘合)与外部框架构件28组装。一些支架41可以经由托架42被结合到肋条30，托架42提供突片42A和42B。在一些实施例中，托架42可以由与外部框架构件28相同类型的复合材料热成形。例如，托架42的突片42A可以被结合到肋条30的侧表面，并且托架42的突片42B可以被结合到支架41的端表面。因此，包括有外部框架构件28、肋条30、支架41和托架42的框架36可以用作基板，该基板用于随后在一个步骤中包覆模制叶片32和/或其它表面。
图8B是将支架41与图7的框架36的肋条30组装的另一示例性方法的概略立体图。一些支架41可以单独热成形并随后经由切口44、46与肋条30组装。例如，支架41可以经由在肋条30中形成的切口44和在支架41中形成的配对切口46与肋条30机械地互锁。在该实施例中，支架41可以具有跨越两个以上的肋条30的长度，并且可以包括适当间隔的切口46，适当间隔的切口46用于与多于两个的肋条30互锁。在一些实施例中，一个或多个支架41可以被成形为大致遵循级联22的曲率。在一些实施例中，一个或多个支架41可以与级联22的所有肋条30互锁。框架36的部件的互锁能够用于将这种部件支撑在模具内部，该模具用于包覆模制叶片32和/或其它表面。
图9是制造包括有用于与流体流相互作用的空气动力学表面的零件的另一种方法200的流程图。该零件可以是飞机的零件或飞机发动机10的零件，该飞机的零件或飞机发动机10的零件被构造成例如与空气流相互作用。在一些实施例中，通过包覆模制形成的空气动力学表面可以被构造成重新定向流体流并且可以该空气动力学表面以符合空气动力学的方式被形成，从而在流体流上提供期望的影响。在各种实施例中，空气动力学表面可以是平面的或弯曲的(例如，凹形和/或凸形)。方法100的方面也可以应用于方法200，并且反之亦然。例如，方法200也能够用于制造级联22，其中一个或多个叶片32限定一个或多个分别的空气动力学表面。方法200结合图10A至图14B进行描述。在各种实施例中，方法200可以包括将零件的第一部分A(见图10A)热成形(见框202)；并且然后将零件的第二部分B(见图10A)包覆模制到第一部分A上，其中第二部分B包括空气动力学表面(见框204)。使用包覆模制可以提高空气动力学表面几何形状的尺寸精度。空气动力学表面可以被直接地包覆模制到第一部分A的部件上(诸如支架41)或者空气动力学表面可以被间接地包覆模制到第一部分A的部件上(诸如支架41)，该间接地包覆模制诸如通过经由例如包覆模制的肋条30而被连接到外部框架构件28。
第一部分A和第二部分B可以每个都包括热塑性基质中的增强纤维。第二部分B的增强纤维可以更短(例如，30％体积分数的短切纤维)以允许包覆模制材料流动并被注入到模具48中(见图10A)。第一部分A的增强纤维可以如在热成形的片材38中提供的那样更长(例如，连续)(见图5A)。在第一部分A的多个部件被单独热成形的情况下，在将第二部分B包覆模制之前，可以将这种部件组装(例如，结合和/或机械互锁)在一起。
图10A和图10B概略地图示了一种示例性包覆模制方法。图10A示出了模具48的一部分，模具48包括两个配对的半模48A、48B，它们之间限定了模腔48C。第一(例如，热成形的)部分A用作基板并且在注入第二部分B的可流动包覆模制材料之前被插入模腔48C中。第一部分A可以被定位于模腔48C的一侧并且例如在包覆模制期间由半模48B支撑。模腔48C内部的在第一部分A周围(例如，在第一部分A的一侧处)的自由空间可以由被加热的可流动包覆模制材料填充，并且包封第一部分A的被暴露于包覆模制材料的一个或多个表面。
在一些实施例中，基板材料(第一部分A)的一种或多种性质可以与包覆模制材料(第二部分B)的性质不同，使得在注入第二部分B的材料期间，第一部分A基本上不受暴露于热和压力的影响。例如，可以选择合适的材料，使得用于第一部分A的热塑性树脂的玻璃化转变温度Tg和熔融温度Tm分别高于用于第二部分B的热塑性树脂的对应的玻璃化转变温度Tg和熔融温度Tm。在一些实施例中，部分A和B的材料可以被选择为是化学相容的，并且优选地来自相同的化学族，以提高在部分A和B的材料之间的粘合/结合。然而，应理解的是，部分A和B的材料可以不一定是化学相容的并且部分A和B的结合也可以在包覆模制材料已经凝固后通过机械互锁而实现。图10A示出了模腔48C部分地填充有包覆模制材料，而图10B示出了模腔48C完全填充有包覆模制材料，其中该包覆模制材料形成第二部分B，第二部分B被包覆模制到第一部分A上。
图11A和图11B概略地图示了使用模具48的另一示例性包覆模制方法。代替将第一部分A布置到模腔48C的一侧，第一部分A被示出了为布置在模腔48C内部的中心处，使得可流动的包覆模制材料可以流动在第一部分A的两侧或更多侧上并且可选地与第一部分A的两侧或更多侧结合。图11A示出了模腔48C部分地填充有包覆模制材料，而图11B示出了模腔48C完全填充有包覆模制材料，其中该包覆模制材料形成第二部分B，第二部分B被包覆模制到第一部分A上。
图12A和图12B概略地图示了使用模具48的另一示例性包覆模制方法。第一部分A被示出为居中布置在模腔48C内部并且经由一个或多个间隔件50支撑，间隔件50由与待注入模腔48C中的包覆模制材料相同类型的包覆模制材料制成。在包覆模制之前，第一部分A可以用间隔件50而被安装在模腔48C内部。在包覆模制期间，间隔件50能够用于在模腔48C内的期望位置处支撑第一部分A。图12A示出了模腔48C部分地填充有包覆模制材料，而图12B示出了模腔48C完全填充有包覆模制材料，其中该包覆模制材料形成第二部分B，第二部分B被包覆模制到第一部分A上。
图13A和图13B概略地图示了使用模具48的另一示例性包覆模制方法。第一部分A被示出为居中布置在模腔48C内部并且经由一个或多个间隔件50支撑，间隔件50由与第一部分A相同类型的热成形的材料制成。在这个实施例中，间隔件50可以通过热成形与第一部分A整体形成。在包覆模制期间，间隔件50能够用于在模腔48C内的期望位置处支撑第一部分A并且将第一部分A和第二部分B机械地互锁在一起。图13A示出了模腔48C部分地填充有包覆模制材料，而图13B示出了模腔48C完全填充有包覆模制材料，其中该包覆模制材料形成第二部分B，第二部分B被包覆模制到第一部分A上。
图14A和图14B概略地图示了使用模具48的另一示例性包覆模制方法。第一部分A被示出为居中布置在模腔48C内部并且经由一个或多个工具支撑件52支撑，该一个或多个工具支撑件52作为半模48A、48B的一部分。在该实施例中，旨在由工具支撑件52夹紧的第一部分A的部分可以在包覆模制工艺之后被牺牲和被修剪掉。在包覆模制期间，工具支撑件52能够用于在模腔48C内的期望位置处支撑第一部分A。图14A示出了模腔48C部分地填充有包覆模制材料，而图14B示出了模腔48C完全填充有包覆模制材料，其中该包覆模制材料形成第二部分B，第二部分B被包覆模制到第一部分A上。
以上描述仅是示例性的，并且相关领域的技术人员将认识到，在不脱离所公开的本发明的范围的情况下，可以对所描述的实施例作出改变。在不脱离权利要求书的主题的情况下，本公开可以以其它特定形式实施。本公开旨在涵盖和包含所有合适的技术变化。根据对本公开的回顾，落入本发明范围内的改型对于本领域技术人员而言将是显而易见的，并且这种修改旨在落入所附权利要求书内。此外，权利要求书的范围不应受在示例中阐述的优选实施例限制，而是应给出与整个说明书一致的最广泛的解释。

Claims (35)

1.一种使用包覆模制来制造飞机发动机的推力反向器级联的方法，所述方法包括：
提供所述推力反向器级联的第一部分，所述第一部分由非金属纤维增强复合材料制成，其中所述第一部分包括一个或多个外部框架构件，所述一个或多个外部框架构件协作地限定所述推力反向器级联的周边的至少一部分；和
将所述推力反向器级联的第二部分包覆模制到所述第一部分上，所述第二部分包括所述推力反向器级联的一个或多个叶片；
其中所述第一部分和所述第二部分每个都包括热塑性基质中的增强纤维。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一部分包括肋条，所述肋条在所述一个或多个外部框架构件中的两个外部框架构件之间延伸。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一部分包括：
外部框架构件，所述外部框架构件协作地限定所述推力反向器级联的周边的至少一部分；
两个肋条，所述两个肋条在所述外部框架构件中的两个外部框架构件之间延伸；和
一个或多个支架，所述一个或多个支架在所述两个肋条之间延伸。
4.根据权利要求3所述的方法，包括：将所述一个或多个叶片直接包覆模制到所述一个或多个支架中的相应支架上。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一部分的增强纤维比所述第二部分的增强纤维长。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第二部分包括约30％体积分数的增强纤维。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述第一部分的大部分增强纤维是大致单向的。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述第一部分的大部分增强纤维是大致平行的。
9.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述第一部分的大部分增强纤维是编织的。
10.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述第二部分中的大部分增强纤维是可变定向的。
11.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述第二部分中的所述增强纤维的长度在6.4mm和12.7mm之间。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二部分包括所述推力反向器级联的一个或多个肋条。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中提供所述第一部分包括将所述第一部分热成形。
14.根据权利要求1所述的方法，其中：
提供所述第一部分包括将多个外部框架构件热成形，所述多个外部框架构件协作地限定所述推力反向器级联的周边的至少一部分；并且
所述第二部分包括所述推力反向器级联的一个或多个肋条。
15.根据权利要求14所述的方法，包括在将所述第二部分包覆模制之前，将所述多个外部框架构件结合在一起。
16.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述第一部分包括：
将多个外部框架构件热成形，所述多个外部框架构件协作地限定所述推力反向器级联的周边的至少一部分；和
将所述推力反向器级联的一个或多个肋条热成形。
17.根据权利要求16所述的方法，包括将所述多个外部框架构件结合在一起，并且在将所述一个或多个第二部件包覆模制之前，将所述一个或多个肋条结合到所述外部框架构件。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中提供所述第一部分包括将所述推力反向器级联的一个或多个支架热成形，并且
所述方法包括：
将所述一个或多个支架结合到所述一个或多个肋条；和
将所述一个或多个叶片包覆模制到所述一个或多个支架中的相应支架上。
19.根据权利要求16或17所述的方法，其中提供所述第一部分包括将所述推力反向器级联的一个或多个支架热成形，并且
所述方法包括：
将所述一个或多个支架与所述一个或多个肋条互锁；和
将所述一个或多个叶片包覆模制到所述一个或多个支架中的相应支架上。
20.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述第一部分包括将单件式外部框架热成形，所述单件式外部框架限定所述推力反向器级联的周边。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述第二部分包括所述推力反向器级联的一个或多个肋条。
22.根据权利要求20所述的方法，包括：将所述推力反向器级联的一个或多个肋条热成形。
23.根据权利要求22所述的方法，包括：在将所述第二部分包覆模制之前，将所述一个或多个肋条结合到所述单件式外部框架。
24.一种飞机发动机的推力反向器级联，所述推力反向器级联包括：
第一部分，所述第一部分由非金属纤维增强复合材料制成，其中所述第一部分包括热成形的一个或多个外部框架构件，所述一个或多个外部框架构件协作地限定所述推力反向器级联的周边的至少一部分；和
第二部分，所述第二部分被包覆模制到所述第一部分上，所述第二部分包括空气动力学叶片；
其中所述第一部分和所述第二部分每个都包括热塑性基质中的增强纤维。
25.根据权利要求24所述的推力反向器级联，其中所述第一部分包括热成形的肋条，所述肋条连接到所述一个或多个外部框架构件。
26.根据权利要求24所述的推力反向器级联，其中所述第一部分的增强纤维比所述第二部分的增强纤维长。
27.根据权利要求26所述的推力反向器级联，其中所述第二部分包括约30％体积分数的增强纤维。
28.根据权利要求24所述的推力反向器级联，其中：
所述第一部分包括热成形的支架，所述支架限定所述叶片的结构增强件；并且
所述支架的增强纤维比所述第二部分的增强纤维长。
29.根据权利要求28所述的推力反向器级联，其中所述支架限定所述空气动力学叶片的内芯。
30.根据权利要求24至29中任一项所述的推力反向器级联，其中所述第一部分的大部分增强纤维是大致单向的。
31.根据权利要求24至29中任一项所述的推力反向器级联，其中所述第一部分的大部分增强纤维是大致平行的。
32.根据权利要求24至29中任一项所述的推力反向器级联，其中所述第一部分的大部分增强纤维是编织的。
33.根据权利要求24至29中任一项所述的推力反向器级联，其中所述第二部分中的大部分增强纤维是可变定向的。
34.根据权利要求24至29中任一项所述的推力反向器级联，其中所述第二部分中的所述增强纤维的长度在6.4mm和12.7mm之间。
35.一种飞机发动机的推力反向器，所述推力反向器包括根据权利要求24至29中任一项所述的推力反向器级联。
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