CN110621849A - 复合材料叶片及复合材料叶片的制造方法 - Google Patents

Abstract

在将复合材料应用于动叶的情况下，抑制叶根部的强度降低。复合材料叶片(1)通过层叠对强化纤维浸渍树脂而成的复合材料层而形成，具有叶根部(14)和从叶根部(14)沿长尺寸方向延伸的叶片部(10)，复合材料叶片(1)具有：第一层叠体(30)，其在叶片部(10)沿长尺寸方向延伸，在叶根部(14)沿朝向与长尺寸方向交叉的方向倾斜的第一倾斜方向(A1)延伸；第二层叠体(40)，其在叶片部(10)沿长尺寸方向延伸并与第一层叠体(30)接触，在叶根部(14)沿朝向与第一倾斜方向(A1)向相反的方向侧倾斜的第二倾斜方向(B1)延伸并与第一层叠体(30)分开；第三层叠体(50)，其设置于叶根部(14)中的第一层叠体(30)与第二层叠体(40)之间。

Description

复合材料叶片及复合材料叶片的制造方法

技术领域

本公开涉及复合材料叶片及复合材料叶片的制造方法。

背景技术

燃气轮机的动叶具有承受气体的叶片部和在叶片部的末端设置的叶根部(榫头部)。叶根部嵌合于在涡轮盘设置的槽中。叶根部由于厚度比叶片部大，因此成为即使在动叶作用有离心力也不会从涡轮盘的槽拔出的构造。

作为这样的燃气轮机的动叶的原材料，近年来存在使用复合材料的情况。该复合材料通过层叠对强化纤维浸渍树脂而成的复合材料层而形成。在将复合材料应用于动叶时，存在使复合材料层(强化纤维)从叶片部延伸至叶根部的情况。在该情况下，如例如专利文献1所示，复合材料层在叶片部的区域中沿长尺寸方向延伸，而在叶根部的区域中，为了使厚度增大而向外侧扩宽(倾斜)。但是，若在叶根部处使复合材料层向外侧扩宽，则在叶根部中，复合材料层彼此的距离即强化纤维彼此的距离扩大。在该情况下，在强化纤维之间填充有树脂，但得到不存在强化纤维的区域，强度降低。在专利文献1中，通过在层间沿厚度方向设置多个短的复合材料层来抑制强度降低。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第5375978号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在像专利文献1这样设有沿厚度方向短的复合材料层的情况下，在该短的复合材料层的前端残留有铺层递减(ply drop)。铺层递减是不存在强化纤维而填充有树脂的区域，且是强度降低的区域。在像专利文献1这样设置复合材料层的情况下，该铺层递减沿厚度方向形成有多处。特别是在叶根部的厚度方向的端部附近，应力升高。因此，在像专利文献1这样形成有复合材料层的情况下，以铺层递减为起点破损的风险升高。因此，要求在将复合材料应用于动叶的情况下抑制叶根部的强度降低。

本公开是解决上述课题的技术，目的在于提供一种在将复合材料应用于动叶的情况下抑制叶根部的强度降低的复合材料叶片及复合材料叶片的制造方法。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题并达成目的，本公开的复合材料叶片通过层叠对强化纤维浸渍树脂而成的复合材料层而形成，具有叶根部以及从所述叶根部沿长尺寸方向延伸的叶片部，其中，所述复合材料叶片具有：作为所述复合材料层的层叠体的第一层叠体，其在所述叶片部沿所述长尺寸方向延伸，在所述叶根部沿第一倾斜方向延伸，所述第一倾斜方向朝向与所述长尺寸方向交叉的方向倾斜；作为所述复合材料层的层叠体的第二层叠体，其在所述叶片部沿所述长尺寸方向延伸并与所述第一层叠体接触，在所述叶根部沿第二倾斜方向延伸并与所述第一层叠体分开，所述第二倾斜方向朝向与所述第一倾斜方向相反的方向侧倾斜；以及作为所述复合材料层的层叠体的第三层叠体，其设置于所述叶根部中的所述第一层叠体与所述第二层叠体之间。

优选的是，所述第三层叠体的在所述第一层叠体侧层叠的复合材料层沿所述第一倾斜方向延伸，所述第三层叠体的在所述第二层叠体侧层叠的复合材料层沿所述第二倾斜方向延伸。

优选的是，所述第一层叠体的所述复合材料层中的强化纤维从所述叶片部连续地延伸至所述叶根部，在所述叶片部沿与所述长尺寸方向平行的平面延伸，在所述叶根部沿与所述第一倾斜方向平行的平面延伸，所述第二层叠体的所述复合材料层中的强化纤维从所述叶片部连续地延伸至所述叶根部，在所述叶片部沿与所述长尺寸方向平行的平面延伸，在所述叶根部沿与所述第二倾斜方向平行的平面延伸，所述第三层叠体的在所述第一层叠体侧层叠的复合材料层中的强化纤维沿与所述第一倾斜方向平行的平面延伸，所述第三层叠体的在所述第二层叠体侧层叠的复合材料层中的强化纤维沿与所述第二倾斜方向平行的平面延伸。

优选的是，所述第三层叠体具有：一侧第三层叠体，其设置于所述第一层叠体侧，所述一侧第三层叠体的所述复合材料中的强化纤维沿与所述第一倾斜方向平行的平面延伸；以及另一侧第三层叠体，其设置于所述第二层叠体侧，所述另一侧第三层叠体的所述复合材料中的强化纤维沿与所述第二倾斜方向平行的平面延伸。

优选的是，所述一侧第三层叠体的强化纤维的前端与所述另一侧第三层叠体的强化纤维的前端对置。

优选的是，所述第三层叠体的所述复合材料层中的强化纤维从所述第一层叠体侧连续地延伸至所述第二层叠体侧，在所述第一层叠体侧沿与所述第一倾斜方向平行的平面延伸，在所述第二层叠体侧沿与所述第二倾斜方向平行的平面延伸。

优选的是，所述复合材料叶片还具有块部，该块部设置于所述叶根部中的所述第一层叠体与所述第二层叠体之间，且设置于比所述第三层叠体更靠所述叶根部的与所述叶片部相反侧的末端部侧的位置。

优选的是，所述一侧第三层叠体的强化纤维的前端与所述另一侧第三层叠体的强化纤维的前端对置的部位位于所述叶根部中的所述第一层叠体与所述第二层叠体之间，且位于所述第一层叠体与所述第二层叠体之间的中央部。

优选的是，所述第三层叠体的沿与所述第一倾斜方向平行的平面延伸的部位和沿与所述第二倾斜方向平行的平面延伸的部位之间的弯曲的中间部位于所述叶根部中的所述第一层叠体与所述第二层叠体之间，且位于所述第一层叠体与所述第二层叠体之间的中央部。

为了解决上述课题并达成目的，在本公开的复合材料叶片的制造方法中，该复合材料叶片通过层叠对强化纤维浸渍树脂而成的复合材料层而形成，具有叶根部以及从所述叶根部沿长尺寸方向延伸的叶片部，其中，所述复合材料叶片的制造方法包括：第一层叠体形成步骤，在该第一层叠体形成步骤中，形成作为所述复合材料层的层叠体的第一层叠体，该第一层叠体在所述叶片部沿所述长尺寸方向延伸，在所述叶根部沿第一倾斜方向延伸，所述第一倾斜方向朝向与所述长尺寸方向交叉的方向倾斜；第二层叠体形成步骤，在该第二层叠体形成步骤中，形成作为所述复合材料层的层叠体的第二层叠体，该第二层叠体在所述叶片部沿所述长尺寸方向延伸并与所述第一层叠体接触，在所述叶根部沿第二倾斜方向延伸并与所述第一层叠体分开，所述第二倾斜方向朝向与所述第一倾斜方向相反的方向侧倾斜；以及第三层叠体形成步骤，在该第三层叠体形成步骤中，形成作为所述复合材料层的层叠体的第三层叠体，该第三层叠体设置于所述叶根部中的所述第一层叠体与所述第二层叠体之间。

优选的是，在所述第一层叠体形成步骤中，在所述叶根部中的所述第一层叠体上层叠复合材料层，以形成一侧第三层叠体，在所述第二层叠体形成步骤中，在所述叶根部中的所述第二层叠体上层叠复合材料层，以形成另一侧第三层叠体，在所述第三层叠体形成步骤中，在所述叶片部使所述第一层叠体与所述第二层叠体粘接，在所述叶根部使所述一侧第三层叠体与所述另一侧第三层叠体粘接，从而形成所述第三层叠体。

优选的是，所述复合材料叶片的制造方法还包括成形步骤，在该成形步骤中，在所述叶根部中的所述第一层叠体与所述第二层叠体之间，且在比所述第三层叠体更靠所述叶根部的与所述叶片部相反侧的末端部侧的位置插入块部，并在将所述块部向所述第三层叠体侧按压的同时成形所述第一层叠体、所述第二层叠体以及所述第三层叠体。

发明效果

根据本公开，能够在将复合材料应用于动叶的情况下抑制叶根部的强度降低。

附图说明

图1是示出第一实施方式的复合材料叶片的结构的示意图。

图2是示出第一实施方式的复合材料叶片的详细结构的示意图。

图3是复合材料层的示意图。

图4是复合材料层的示意图。

图5是说明第一实施方式的复合材料叶片的制造方法的示意图。

图6是示出复合材料叶片的其他例的示意图。

图7是示出第二实施方式的复合材料叶片的详细结构的示意图。

图8是第二实施方式的复合材料层的示意图。

图9是说明第二实施方式的复合材料叶片的制造方法的示意图。

图10是示出第三实施方式的复合材料叶片的详细结构的示意图。

图11是说明第三实施方式的复合材料叶片的制造方法的示意图。

图12是示出实施例的应力分布的图。

具体实施方式

以下参照附图，详细说明本发明的优选实施方式。需要说明的是，本发明不限定于该实施方式，另外，在实施方式有多个的情况下，包含将各实施方式组合构成的方式。

图1是示出第一实施方式的复合材料叶片的结构的示意图。第一实施方式的复合材料叶片1是燃气轮机的动叶。复合材料叶片1所使用的燃气轮机用于例如航空机用发动机，但也可以用于例如发电用的燃气轮机等任意用途。

如图1所示，复合材料叶片1从前端部20延伸至末端部22。复合材料叶片1在末端部22处安装在涡轮盘2上。以下说明方向X、Y、Z。以下，方向Z是复合材料叶片1延伸的方向即沿着从前端部20到末端部22的方向。方向Z是复合材料叶片1的长尺寸方向，且与涡轮盘2的径向(放射方向)相当。另外，方向Y是与方向Z正交的方向，且是沿着涡轮盘2的轴向的方向。另外，方向X是与方向Y及方向Z正交的方向，且是沿着涡轮盘2的周向的方向。

复合材料叶片1具有叶片部10和叶根部14(榫头部)。叶片部10是承受在燃气轮机内流动的气体的叶片。叶根部14设置于叶片部10的末端。换言之，叶片部10从叶根部14沿方向Z(长尺寸方向)延伸。复合材料叶片1在叶根部14处安装于涡轮盘2。涡轮盘2沿周向具有多个槽2A。叶根部14的沿着方向X的长度(宽度)比叶片部10的沿着方向X的长度长。复合材料叶片1通过将叶根部14安装在槽2A内而安装并固定在涡轮盘2上。

复合材料叶片1通过层叠复合材料层而形成。复合材料层是包含强化纤维(后述的强化纤维36、46、66、76)和树脂(后述的树脂34、44、64、74)的复合材料的层，进一步来说是对强化纤维浸渍树脂而成的复合材料的层。本实施方式中的复合材料是作为强化纤维使用碳纤维的碳纤维增强塑料(CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastic)。其中，强化纤维不限定于碳纤维，也可以是其他塑料纤维、玻璃纤维或金属纤维。另外，树脂是例如热固化性树脂或热塑性树脂。作为热固化性树脂，例如是环氧树脂。作为热塑性树脂，例如是聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)及聚苯硫醚(PPS)等。需要说明的是，树脂不限定于这些材料，也可以使用其他树脂。

以下对复合材料叶片1的构造更详细地进行说明。图2是示出第一实施方式的复合材料叶片的详细结构的示意图。图2是从方向Y(与长尺寸方向正交的方向)观察复合材料叶片1的剖视图，截面为与方向Y正交的面。如图2所示，复合材料叶片1从末端部22到前端部20朝向方向Z1延伸。需要说明的是，方向Z1是沿着方向Z的方向中的一个方向，且是从末端部22朝向前端部20的方向。方向Z2是与方向Z1相反的方向(从前端部20朝向末端部22的方向)，且是沿着方向Z的方向中的另一方向。另外，将沿着方向X的方向中的一个方向设为方向X1，将沿着方向X的方向中的另一方向即与方向X1相反的方向设为方向X2。

复合材料叶片1的从前端部20到叶端部21为止为叶片部10，从叶端部21到末端部22为止为叶根部14。叶端部21是叶片部10的末端部，且是成为叶片部10与叶根部14的边界的部位。叶端部21是方向Z上的前端部20与末端部22之间的位置。复合材料叶片1的在叶片部10处层叠的复合材料层沿方向Z延伸。并且，复合材料叶片1的在叶根部14处层叠的复合材料层从方向Z朝向与方向Z交叉的方向(方向X)倾斜，并以朝向方向X扩宽的方式延伸。复合材料叶片1通过像这样在叶根部14处使复合材料层沿方向X扩宽，从而使叶根部14的沿着方向X的长度(宽度)比叶片部10的沿着方向X的长度长。更详细来说，复合材料叶片1具有第一层叠体30、第二层叠体40和第三层叠体50。

(第一层叠体)

第一层叠体30是多个复合材料层层叠而成的层叠体。在图2的例子中，复合材料层30层叠有复合材料层32A、32B、32C、32D、32E。复合材料层32A、32B、32C、32D、32E依次朝向方向X2层叠。以下，将复合材料层32A、32B、32C、32D、32E在相互不区分的情况下记为复合材料层32。在图2的例子中，第一层叠体30具有5个复合材料层32，复合材料层32的层叠数量是任意的，只要是多个即可。

如图2所示，复合材料层32在叶片部10沿方向Z(长尺寸方向)延伸。另外，复合材料层32在叶片部10沿方向X层叠。即，在叶片部10中，复合材料层32的层叠方向为方向X。复合材料层32的延伸的长尺寸方向(方向Z)与层叠方向(方向X)正交。

并且，复合材料层32在叶根部14中从叶端部21朝向末端部22沿第一倾斜方向A1延伸。第一倾斜方向A1是相对于方向Z(方向Z2)沿与方向Z(方向Z2)交叉的方向倾斜的方向。换言之，第一倾斜方向A1成为相对于方向Z(方向Z2)以规定角度向方向X1侧倾斜的方向。另外，换言之，第一倾斜方向A1是从长尺寸方向(方向Z)朝向叶片部10中的层叠方向(方向X)侧倾斜的方向。复合材料层32在叶根部14沿第一层叠方向A2层叠。第一层叠方向A2是与第一倾斜方向A1正交的方向，且是相对于叶片部10中的层叠方向(方向X1)向方向Z1侧倾斜的方向。

复合材料层32从前端部20经由叶端部21连续地延伸至末端部22。即，复合材料层32从前端部20到叶端部21沿方向Z延伸，从叶端部21向方向X1侧倾斜，并沿第一倾斜方向A1延伸至末端部22。

图3及图4是复合材料层的示意图。图3是叶片部10中的复合材料层32的示意图，且是从方向Y(与长尺寸方向正交的方向)观察叶片部10的剖视图，截面为与方向Y正交的面。图4是叶根部14中的复合材料层32的示意图，且是从方向Y(与长尺寸方向正交的方向)观察叶根部14的剖视图，截面为与方向Y正交的面。如图3所示，复合材料层32具有树脂34和强化纤维36。复合材料层32沿方向Y设有多个强化纤维36，在这些强化纤维36的周围填充有树脂34。复合材料层32通过使相邻的(层叠的)复合材料层32与树脂34彼此粘接，从而使树脂34的部分与其他复合材料层32一体化。因此，第一层叠体30中的一个复合材料层32可以说是强化纤维36与其周围的树脂34所在的层。并且，第一层叠体30中由强化纤维36与其周围的树脂34构成的层可以说沿层叠方向层叠。

以上对复合材料层32的延伸方向及层叠方向进行了说明，也可以更换为强化纤维36的延伸方向及层叠方向来说明。即，如图3所示，复合材料层32在叶片部10处使强化纤维36沿方向Z(长尺寸方向)延伸。另外，对于复合材料层32而言，在叶片部10中，沿方向Y设有多个的强化纤维36延伸的层沿方向X层叠。需要说明的是，强化纤维36在叶片部10处也可以从方向Z朝向方向Y倾斜延伸。即，强化纤维36在叶片部10沿与方向Z平行的平面朝向方向Z2侧延伸即可。另外，复合材料层32还可以具有沿与强化纤维36不同的方向延伸的其他强化纤维，或者可以将例如该其他强化纤维编入强化纤维36中。

另外，如图4所示，在叶根部14中，复合材料层32的强化纤维36从叶端部21朝向末端部22沿第一倾斜方向A1延伸。另外，在叶根部14中，复合材料层32的沿方向Y设有多个的强化纤维36延伸的层沿第一层叠方向A2层叠。在叶根部14中，强化纤维36也可以从第一倾斜方向A1朝向方向Y倾斜延伸。即，在叶根部14中，强化纤维36沿与第一倾斜方向A1平行的平面向方向Z2侧延伸即可。

强化纤维36从前端部20经由叶端部21连续地延伸到末端部22。即，强化纤维36从前端部20到叶端部21为止沿与方向Z平行的平面延伸，从叶端部21向方向X1侧倾斜，并从叶端部21到末端部22为止沿与第一倾斜方向A1平行的平面延伸。

(第二层叠体)

接下来说明第二层叠体40。第二层叠体40与第一层叠体30同样地，是多个复合材料层层叠而成的层叠体。第二层叠体40与第一层叠体30对置设置。在图2的例子中，复合材料层40层叠有复合材料层42A、42B、42C、42D、42E。复合材料层42A、42B、42C、42D、42E依次朝向方向X1层叠。以下，将复合材料层42A、42B、42C、42D、42E在相互不区分的情况下记为复合材料层42。在图2的例子中，第二层叠体40具有5个复合材料层42，但复合材料层42的层叠数量是任意的，只要是多个即可。

如图2所示，复合材料层42在叶片部10沿方向Z(长尺寸方向)延伸。另外，复合材料层42在叶片部10沿方向X层叠。即，在叶片部10中，复合材料层42的层叠方向为方向X。复合材料层42延伸的长尺寸方向(方向Z)与层叠方向(方向X)正交。

按照这种方式，在叶片部10中，第二层叠体40的复合材料层42的延伸方向及层叠方向与第一层叠体30的复合材料层32的延伸方向及层叠方向一致。在叶片部10中，第二层叠体40的最靠近方向X1侧的复合材料层42(复合材料层42E)与第一层叠体30的最靠近方向X2侧的复合材料层32(复合材料层32E)接触(接合)。即，第二层叠体40在叶片部10处与第一层叠体30接触(接合)。对于复合材料叶片1而言，在叶片部10中，第一层叠体30与第二层叠体40的界面与中心轴Ax与重合。优选复合材料叶片1在叶片部10中的沿着方向X的第一层叠体30和第二层叠体40的长度(宽度)相同。

并且，复合材料层42在叶根部14中从叶端部21到末端部22为止沿第二倾斜方向B1延伸。第二倾斜方向B1为相对于方向Z(方向Z2)以规定角度向方向X2侧倾斜的方向。即，第二倾斜方向B1是从长尺寸方向(方向Z)向与第一倾斜方向A1相反的方向侧倾斜的方向。另外，复合材料层42在叶根部14沿第二层叠方向B2层叠。第二层叠方向B2是与第二倾斜方向B1正交的方向，且是相对于叶片部10中的层叠方向(方向X2)向方向Z1侧倾斜的方向。

按照这种方式，在叶根部14中，第二层叠体40的复合材料层42朝向与第一层叠体30的复合材料层32远离的方向延伸。因此，在叶根部14中，第二层叠体40与第一层叠体30分开。按照这种方式，第二层叠体40在叶片部10中与第一层叠体30接触，而在叶根部14中与第一层叠体40分开。

如图3及图4所示，复合材料层42具有树脂44和强化纤维46。树脂44和强化纤维46是与复合材料层32的树脂34和强化纤维36相同的结构。因此，复合材料层42可以说是除了延伸方向及层叠方向以外与复合材料层32相同的复合材料层。

如图3所示，在叶片部10中，复合材料层42的强化纤维46沿方向Z(长尺寸方向)延伸。另外，在叶片部10中，复合材料层42的沿方向Y设有多个的强化纤维46延伸的层沿方向X层叠。需要说明的是，强化纤维46也可以在叶片部10中从方向Z朝向方向Y倾斜延伸。即，强化纤维46只要在叶片部10中沿与方向Z平行的平面朝向方向Z2侧延伸即可。另外，复合材料层42还可以具有沿与强化纤维46不同的方向延伸的其他强化纤维，或者也可以将例如该其他强化纤维编入强化纤维46中。强化纤维46的延伸方向及层叠方向可以与强化纤维36的延伸方向及层叠方向一致。

如图4所示，在叶根部14中，复合材料层42的强化纤维46沿第二倾斜方向B1延伸。另外，在叶根部14中，复合材料层42的沿方向Y设有多个的强化纤维46延伸的层沿第二层叠方向B2层叠。强化纤维46也可以在叶根部14处从第二倾斜方向B1朝向方向Y倾斜延伸。即，强化纤维46只要在叶根部14中沿与第二倾斜方向B1平行的平面朝向方向Z2侧延伸即可。

(第三层叠体)

接下来说明第三层叠体50。第三层叠体50是多个复合材料层层叠而成的层叠体。如图2所示，第三层叠体50设置于叶根部14中的第一层叠体30和第二层叠体40之间。即，第三层叠体50设置于叶根部14中由于第一层叠体30与第二层叠体40分开而形成的空间中。第三层叠体50在方向X1侧与第一层叠体30接触(接合)，在方向X2侧与第二层叠体40接触(接合)。因此，第三层叠体50在叶根部14中使第一层叠体30与第二层叠体40接合，使第一层叠体30与第二层叠体40一体化。

另外，如图2所示，第三层叠体50的在方向X1侧即第一层叠体30侧层叠的复合材料层沿第一倾斜方向A1(平行于复合材料层32)延伸。另外，第三层叠体50的在方向X2侧即第二层叠体40侧层叠的复合材料层(与第三层叠体50中的沿第一倾斜方向A1延伸的复合材料层相比更靠近第二层叠体40侧的复合材料层)沿第二倾斜方向B1(与复合材料层42平行地)延伸。

进一步详细来说，如图2所示，第三层叠体50具有一侧第三层叠体60和另一侧第三层叠体70。一侧第三层叠体60是在第三层叠体50内的方向X1侧的区域、即在第一层叠体30侧设置的复合材料层的层叠体。在本实施方式中，一侧第三层叠体60设置于与中心轴Ax相比更靠向方向X1侧、且与第一层叠体30相比更靠向方向X2侧的位置。

在图2的例子中，一侧第三层叠体60层叠有复合材料层62A、62B、62C、62D、62E、62F。复合材料层62A、62B、62C、62D、62E、62F朝向方向X2依次层叠。以下将复合材料层62A、62B、62C、62D、62E、62F在相互不区分的情况下记为复合材料层62。一侧第三层叠体60与第一层叠体30接合。即，一侧第三层叠体60使最靠近方向X1侧的复合材料层62(复合材料层62A)与第一层叠体30的最靠近方向X2侧的复合材料层32(复合材料层32E)接触(接合)。需要说明的是，在图2的例子中，一侧第三层叠体60具有6个复合材料层62，但复合材料层62的层叠数量是任意的，只要是多个即可。

复合材料层62设置于叶根部14，从叶端部21朝向末端部22沿第一倾斜方向A1延伸。另外，复合材料层62沿第一层叠方向A2层叠。即，复合材料层62与第一层叠体30的复合材料层32的延伸方向及层叠方向相同。

复合材料层62从叶端部21侧的端部63A到末端部22侧的端部63B为止沿第一倾斜方向A1延伸。一侧第三层叠体60的各复合材料层62的端部63A以沿方向Z排列的方式配置在中心轴Ax的附近。即，各复合材料层62的端部63A从方向Z观察时重叠。另外，一侧第三层叠体60的各复合材料层62的端部63B以在末端部22沿方向X排列的方式配置。

如图4所示，复合材料层62具有树脂64和强化纤维66。树脂64和强化纤维66是与复合材料层32的树脂34和强化纤维36相同的结构。因此，复合材料层62可以说是延伸方向及层叠方向与复合材料层32相同的复合材料层。

如图4所示，复合材料层62的强化纤维66沿第一倾斜方向A1延伸。另外，复合材料层62的沿方向Y设有多个的强化纤维66延伸的层沿第一层叠方向A2层叠。强化纤维66也可以从第一倾斜方向A1朝向方向Y倾斜延伸。即，强化纤维66只要沿与第一倾斜方向A1平行的平面朝向方向Z2侧延伸即可。强化纤维66的延伸方向及层叠方向也可以与叶根部14中的强化纤维36的延伸方向及层叠方向一致。需要说明的是，在复合材料层62中，强化纤维66的叶端部21侧的端部可以被称作端部63A。另外，复合材料层62可以还具有沿与强化纤维66不同的方向延伸的其他强化纤维，或者也可以将例如该其他强化纤维编入强化纤维66中。

另一侧第三层叠体70是第三层叠体50内的方向X2侧的区域、即在第二层叠体40侧设置的复合材料层的层叠体。在本实施方式中，另一侧第三层叠体70设置于与一侧第三层叠体60(中心轴Ax)相比更靠向方向X2侧、且与第二层叠体40相比更靠向方向X1侧的位置。

在图2的例子中，另一侧第三层叠体70层叠有复合材料层72A、72B、72C、72D、72E、72F。复合材料层72A、72B、72C、72D、72E、72F朝向方向X1依次层叠。以下，将复合材料层72A、72B、72C、72D、72E、72F在相互不区分的情况下记为复合材料层72。另一侧第三层叠体70的方向X2侧的表面与第二层叠体40接合。即，另一侧第三层叠体70的最靠近方向X2侧的复合材料层72(复合材料层72A)与第二层叠体40的最靠近方向X1侧的复合材料层42(复合材料层42E)接触(接合)。另外，另一侧第三层叠体70的方向X1侧与一侧第三层叠体60接合。需要说明的是，在图2的例子中，另一侧第三层叠体70具有6个复合材料层72，但复合材料层72的层叠数量是任意的，只要是多个即可。

复合材料层72设置于叶根部14，从叶端部21朝向末端部22沿第二倾斜方向B1延伸。另外，复合材料层72沿第二层叠方向B2方向层叠。即，复合材料层72的延伸方向及层叠方向与第二层叠体40的复合材料层42相同。

复合材料层72从叶端部21侧的端部73A到末端部22侧的端部73B为止沿第二倾斜方向B1延伸。另一侧第三层叠体70的各复合材料层72的端部73A以沿方向Z排列的方式配置在中心轴Ax的附近。即，各复合材料层72的端部73A从方向Z观察时重叠。另外，另一侧第三层叠体70的各复合材料层72的端部73B以在末端部22沿方向X排列的方式配置。

如图4所示，复合材料层72具有树脂74和强化纤维76。树脂74和强化纤维76是与复合材料层32的树脂34和强化纤维36相同的结构。因此，复合材料层72可以说是除了延伸方向及层叠方向以外与复合材料层32相同的复合材料层。

如图4所示，复合材料层72的强化纤维76沿第二倾斜方向B1延伸。另外，复合材料层72的沿方向Y设有多个的强化纤维76延伸的层沿第二层叠方向B2层叠。强化纤维76也可以从第二倾斜方向B1朝向方向Y倾斜延伸。即，强化纤维76只要沿与第二倾斜方向B1平行的平面朝向方向Z2侧延伸即可。强化纤维76的延伸方向及层叠方向也可以与叶根部14中的强化纤维46的延伸方向及层叠方向一致。需要说明的是，在复合材料层72中，强化纤维76的叶端部21侧的端部可以被称为端部73A。另外，复合材料层72还可以具有沿与强化纤维76不同的方向延伸的其他强化纤维，或者也可以将例如该其他强化纤维编入强化纤维76中。

复合材料层72的端部73A以在方向X上隔着中心轴Ax与复合材料层62的端部63A对置的方式设置。即，对置的复合材料层62(例如复合材料层62A)和复合材料层72(例如复合材料层72A)成为以复合材料层62、72为两条边、以端部63A为由这两条边包围的顶点的三角形形状。另外，换言之，另一侧第三层叠体70的复合材料层72以隔着中心轴Ax与一侧第三层叠体60的复合材料层62线对称的方式层叠。

复合材料叶片1如以上所述，由第一层叠体30、第二层叠体40和第三层叠体50(一侧第三层叠体60及另一侧第三层叠体70)构成。在第三层叠体50中，在相互对置的端部63A与端部73A之间形成铺层递减部P。铺层递减部P是指复合材料层的层间，是复合材料层的层叠数量减少了的部位，且是不存在强化纤维而填充有树脂的区域。如以上所述，端部63A和端部73A设置于中心轴Ax附近，隔着中心轴Ax对置。另外，端部63A沿方向Z排列，端部73A也沿方向Z排列。因此，铺层递减部P在叶根部14处与中心轴Ax重叠设置。另外，铺层递减部P针对对置的复合材料层62和复合材料层72设有多个，沿方向Z排列。需要说明的是，中心轴Ax也可以说是第一层叠体30与第二层叠体40之间的中央部。

另外，如图3所示，在叶片部10中，将层叠方向上相邻的复合材料层32内的强化纤维36彼此的中心间距离(间距)设为距离L1。另外，在叶片部10中，将层叠方向上相邻的复合材料层42内的强化纤维46彼此的中心间距离(间距)设为距离L2。在该情况下，优选距离L1与距离L2相等。

另外，如图4所示，在叶根部14中，将层叠方向上相邻的复合材料层32内的强化纤维36彼此的中心间距离(间距)设为距离L3。在叶根部14中，将层叠方向上相邻的复合材料层42内的强化纤维46彼此的中心间距离(间距)设为距离L4。并且，将层叠方向上相邻的复合材料层62内的强化纤维66彼此的中心间距离(间距)设为距离L5。将层叠方向上相邻的复合材料层72内的强化纤维76彼此的中心间距离(间距)设为距离L6。在该情况下，优选距离L3与距离L4、距离L5及距离L6相等。另外，优选距离L3与距离L1相等、距离L4与距离L2相等。

(复合材料叶片的制造方法)

以下说明复合材料叶片1的制造方法(层叠方法)。图5是说明第一实施方式的复合材料叶片的制造方法的示意图。如图5所示，在制造复合材料叶片1时，执行第一层叠体形成步骤(步骤S10)。在第一层叠体形成步骤中，在基台100上层叠复合材料层32而形成第一层叠体30。在第一层叠体形成步骤中，以各复合材料层32在成为叶片部10的部位沿Z方向(长尺寸方向)延伸并在成为叶根部14的部位沿第一倾斜方向A1延伸的方式层叠复合材料层32。另外，在本实施方式中，在第一层叠体形成步骤中，在第一层叠体30上的成为叶根部14的部位层叠复合材料层62，以在第一层叠体30上形成一侧第三层叠体60。需要说明的是，在该第一层叠体形成步骤中，复合材料层32、62是树脂34、64未硬化的状态即预浸料。

若第一层叠体形成步骤结束，则执行第二层叠体形成步骤(步骤S12)。在第二层叠体形成步骤中，在基台100上层叠复合材料层42而形成第二层叠体40。在第二层叠体形成步骤中，以各复合材料层42在成为叶片部10的部位沿Z方向(长尺寸方向)延伸并在成为叶根部14的部位沿第二倾斜方向B1延伸的方式层叠复合材料层42。另外，在本实施方式中，在第二层叠体形成步骤中，以在第二层叠体40上的成为叶根部14的部位层叠复合材料层72，在第二层叠体40上形成另一侧第三层叠体70。需要说明的是，在该第二层叠体形成步骤中，复合材料层42、72是树脂44、74未硬化的状态即预浸料。另外，第二层叠体形成步骤可以在第一层叠体形成步骤之后进行，也可以在第一层叠体形成步骤之前或同时进行。

若第一层叠体形成步骤及第二复合材料形成步骤结束，则执行第三层叠体形成步骤(步骤S14)。在第三层叠体形成步骤中，使在第一层叠体形成步骤中形成的第一层叠体30与在第二层叠体形成步骤中形成的第二层叠体40粘接。具体来说，在第三层叠体形成步骤中，在成为叶片部10的部位，使第一层叠体30(的复合材料层32E)的表面与第二层叠体40(的复合材料层42E)的表面粘接(接合)。另外，在第三层叠体形成步骤中，在成为叶根部14的部位中，使一侧第三层叠体60与另一侧第三层叠体70粘接(接合)。由此，第三层叠体形成步骤中，在成为叶根部14的部位形成由一侧第三层叠体60和另一侧第三层叠体70粘接而成的第三层叠体50。需要说明的是，在该第三层叠体形成步骤中，各复合材料层也是树脂未硬化的状态即预浸料。通过像这样执行第三层叠体形成步骤，生成复合材料叶片1的未硬化体。

若第三层叠体形成步骤结束，则执行成形步骤(步骤S16)。在成形步骤中，使在第三层叠体形成步骤中形成的复合材料叶片1的未硬化体的树脂硬化而成形复合材料叶片1。例如，在成形步骤中，将复合材料叶片1的未硬化体由封装件110覆盖，通过在抽真空后在高压釜内进行加压及加热而使树脂硬化以成形复合材料叶片1。由此，复合材料叶片1的制造完成。需要说明的是，在成形步骤中，只要是使树脂硬化而成形复合材料叶片1的硬化体的方案，其成形方法不限于此。

需要说明的是，在本实施方式中，在第一层叠体形成步骤中形成一侧第三层叠体60，在第二层叠体形成步骤中成形另一侧第三层叠体70，但不限于此，也可以不在第一层叠体形成步骤中形成一侧第三层叠体60，且不在第二层叠体形成步骤中形成另一侧第三层叠体70。在该情况下，例如在第三层叠体形成步骤中，在成为叶片部10的部位使第一层叠体30与第二层叠体40粘接或分开且对置后，在成为叶根部14的部位的第一层叠体30与第二层叠体40之间形成一侧第三层叠体60和另一侧第三层叠体70。

如以上所述，本实施方式的复合材料叶片1通过层叠对强化纤维浸渍树脂而成的复合材料层而形成，具有叶根部14和从叶根部14沿方向Z(长尺寸方向)延伸的叶片部10。复合材料叶片1具有第一层叠体30、第二层叠体40和第三层叠体50。第一层叠体30是复合材料层32的层叠体，在叶片部10沿长尺寸方向(方向Z)延伸。第一层叠体30在叶根部14沿朝向与长尺寸方向(方向Z)交叉的方向倾斜的第一倾斜方向A1延伸。另外，第二层叠体40在叶片部10沿长尺寸方向(方向Z)延伸并与第一层叠体30接触。第二层叠体40在叶根部14沿朝向与第一倾斜方向A1相反的方向侧倾斜的第二倾斜方向B1延伸，并与第一层叠体30分开。另外，第三层叠体50设置于叶根部14中的第一层叠体30与第二层叠体40之间。

动叶具有叶片部10和叶根部14。叶根部14的厚度(沿方向X的长度)比叶片部10大。因此，在使复合材料层层叠以制造动叶的情况下，需要使从叶片部10延伸的复合材料层在叶根部14的区域处向外侧扩宽。在该情况下，在叶根部14中，由于使复合材料层向外侧扩宽，因此与叶片部10相比，存在复合材料层彼此的层间距离(强化纤维间的距离)增大的可能。换言之，叶根部14的不存在强化纤维的区域增大，可能导致强度降低。

与此相对，本实施方式的复合材料叶片1在叶根部14处使第一层叠体30的复合材层32朝向第一倾斜方向A1倾斜，使第二层叠体40的复合材层42朝向第二倾斜方向B1倾斜，从而适当地形成厚度大的叶根部14。此外，在叶根部14中，使第一层叠体30与第二层叠体40分开，在其分开的部位设有第三层叠体50。因此，该复合材料叶片1在叶根部14处通过第三层叠体50填补存在强化纤维的区域，能够抑制叶根部14中的强度降低。

另外，复合材料叶片1中存在铺层递减部P。铺层递减部P由于是不含强化纤维的区域，因此强度较低，复合材料层的层间容易成为剥离的起点。另外，复合材料叶片1在驱动燃气轮机时，通过作用朝向方向Z1的离心力，将叶根部14约束在涡轮盘2的槽2A中，从而在叶根部14作用有使复合材层的层间剥离的应力。该应力随着从叶根部14的表面趋向中心轴Ax而降低。该复合材料叶片1能够使铺层递减部P集中在应力降低的中心轴Ax的附近，而不将铺层递减部P设置于表面附近。因此，该复合材料叶片1能够抑制叶根部14的强度降低，能够抑制叶根部处的剥离。

另外，第三层叠体50的在第一层叠体30侧层叠的复合材料层62沿第一倾斜方向A1延伸，在第二层叠体40侧层叠的复合材料层72沿第二倾斜方向B1延伸。该复合材料层1通过使第三层叠体50的复合材料层的延伸方向按照上述方式沿着第一层叠体30和第二层叠体40，从而能够使铺层递减部P适当地集中在中心轴Ax的附近，能够抑制叶根部处的剥离。

另外，第一层叠体30的复合材料层32中的强化纤维36从叶片部10连续地延伸到叶根部14。强化纤维36在叶片部10沿与长尺寸方向(方向Z)平行的平面延伸，在叶根部14沿与第一倾斜方向A1平行的平面延伸。另外，第二层叠体40的复合材料层42中的强化纤维46从叶片部10连续地延伸到叶根部14。强化纤维46在叶片部10沿与长尺寸方向(方向Z)平行的平面延伸，在叶根部14沿与第二倾斜方向B1平行的平面延伸。第三层叠体50的在第一层叠体30侧层叠的复合材料层62中的强化纤维66沿与第一倾斜方向A1平行的平面延伸。另外，第三层叠体50的在第二层叠体40侧层叠的复合材料层72中的强化纤维76沿与第二倾斜方向B1平行的平面延伸。该复合材料叶片1使第三层叠体50内的强化纤维66的延伸方向沿着与第一倾斜方向A1平行的平面，使第三层叠体50内的强化纤维76的延伸方向沿着与第二倾斜方向B1平行的平面，从而能够使铺层递减部P适当地集中在中心轴Ax的附近。因此，该复合材料叶片1能够抑制叶根部14处的剥离。

另外，第三层叠体50具有一侧第三层叠体60和另一侧第三层叠体70。一侧第三层叠体60设置于第一层叠体30侧，复合材料层62中的强化纤维66沿与第一倾斜方向A1平行的平面延伸。另一侧第三层叠体70设置于第二层叠体40侧，复合材料层72中的强化纤维76沿与第二倾斜方向B1平行的平面延伸。该复合材料叶片1通过设有一侧第三层叠体60和另一侧第三层叠体70，从而能够将铺层递减部P适当地集中在中心轴Ax的附近。因此，该复合材料叶片1能够抑制叶根部14处的剥离。

另外，一侧第三层叠体60的强化纤维66的前端(端部63A)与另一侧第三层叠体70的强化纤维76的前端(端部73A)对置。该复合材料叶片1通过使强化纤维66的前端与强化纤维76的前端对置，从而能够将铺层递减部P适当地集中在中心轴Ax的附近。因此，该复合材料叶片1能够抑制叶根部14处的剥离。

另外，一侧第三层叠体60的强化纤维66的前端(端部63A)与另一侧第三层叠体70的强化纤维76的前端(端部73A)对置的部位位于叶根部14中的第一层叠体30与第二层叠体40之间、且第一层叠体30与第二层叠体40之间的中央部(中心轴Ax附近)。端部63A与端部73A对置的部位即端部63A与端部73A之间的部位成为铺层递减部P，是未配置强化纤维而填充有树脂的区域。该复合材料叶片1通过在剥离方向的应力减小的中央部设置铺层递减部P，从而能够抑制叶根部14处的剥离。

图6是示出复合材料叶片的其他例的示意图。需要说明的是，在本实施方式中，端部63A与端部73A在方向X上隔着中心轴Ax对置。但是，端部63A与端部73A也可以在方向X上不隔着中心轴Ax对置。例如，如图6所示，也可以使复合材料层62的端部63A与复合材料层72的表面对置，使复合材料层72的端部73A与复合材料层62的表面对置。在图6的例子中，复合材料层62A的端部63A与复合材料层72A的表面对置，复合材料层72B的端部73A与复合材料层62A的表面对置，复合材料层62B的端部63A与复合材料层72B的表面对置。即，在图6的例子中，复合材料层62与复合材料层72的端部与另一(对象侧)复合材料层的表面交替对置。通过像这样使之对置，能够减小铺层递减部P的区域，抑制叶根部14处的强度降低。

接下来说明第二实施方式。第二实施方式的复合材料叶片1a的第三层叠体50a的结构与第一实施方式不同。第二实施方式中的结构与第一实施方式共通的部位省略说明。

图7是示出第二实施方式的复合材料叶片的详细结构的示意图。图8是第二实施方式的复合材料层的示意图。如图7所示，复合材料叶片1a具有第三层叠体50a。第三层叠体50a层叠有复合材料层52Aa、52Ba、52Ca、52Da、52Ea、52Fa。复合材料层52Aa、52Ba、52Ca、52Da、52Ea、52Fa依次沿方向X1层叠。以下，将复合材料层52Aa、52Ba、52Ca、52Da、52Ea、52Fa在相互不区分的情况下记为复合材料层52。

复合材料层52从端部53A经由中间部53B延伸至端部53C。端部53A是复合材料层52的方向X2侧的端部，端部53C是复合材料层52的方向X1侧的端部，中间部53B是端部53A与端部53C之间的部位。中间部53B设置于与中心轴Ax重叠的位置。从端部53A到中间部53B为止是复合材料层52的方向X2侧的部位，从中间部53B到端部53C为止是复合材料层52的方向X1侧的部位。

复合材料层52的从方向X2侧的部位即中间部53B到端部53A为止沿倾斜方向B1延伸。复合材料层52在中间部53B处弯曲而使延伸方向变化。复合材料层52的从方向X1侧的部位即中间部53B到端部53C为止沿倾斜方向A1延伸。即，复合材料层52的从中间部53B到端部53A为止与第一实施方式的复合材料层72相当，从中间部53B到端部53C为止与第一实施方式的复合材料层62相当。但复合材料层52与第一实施方式不同之处在于，沿倾斜方向A1延伸的部位与沿倾斜方向B1延伸的部位连续。在第二实施方式中，铺层递减部P设置于复合材料层52Aa的中间部53B的方向Z1侧。

另外，如图8所示，复合材料层52具有树脂54和强化纤维56。树脂54和强化纤维56是与复合材料层32的树脂34和强化纤维36相同的结构。因此，复合材料层52可以说是除了延伸方向及层叠方向以外与复合材料层32相同的复合材料层。

如图8所示，复合材料层52的强化纤维56的方向X2侧的端部可以被称作端部53A，强化纤维56的方向X1侧的端部可以被称作端部53C。另外，中间部53B可以说是强化纤维56的端部53A与53B之间的部位。因此，关于复合材料层52，可以说强化纤维56从第一层叠体30侧(端部53C)连续地延伸到第二层叠体40侧(端部53A)。强化纤维56的从方向X2侧的部位即中间部53B到端部53A为止沿倾斜方向B1延伸。强化纤维56在中间部53B弯曲且延伸方向变化。强化纤维56从方向X1侧的部位即中间部53B到端部53C为止沿倾斜方向A1延伸。即，强化纤维56从中间部53B到端部53A为止沿与第一实施方式的强化纤维76相同的方向延伸，从中间部53B到端部53C为止沿与第一实施方式的强化纤维66相同的方向延伸。另外，复合材料层52还可以具有沿与强化纤维56不同的方向延伸的其他强化纤维，或者也可以将例如该其他强化纤维编入到强化纤维56中。

接下来说明复合材料叶片1a的制造方法(层叠方法)。图9是说明第二实施方式的复合材料叶片的制造方法的示意图。如图9所示，在制造复合材料叶片1a时执行第一层叠体形成步骤(步骤S20)，并执行第二层叠体形成步骤(步骤S22)。第二实施方式中的第一层叠体形成步骤不形成一侧第三层叠体60，其他工序与第一实施方式的第一层叠体形成步骤(图5的步骤S10)相同。另外，第二实施方式中的第二层叠体形成步骤不形成另一侧第三层叠体70，其他工序与第一实施方式的第二层叠体形成步骤(图5的步骤S12)相同。

若第一层叠体形成步骤及第二层叠体形成步骤结束，则执行第三层叠体形成步骤(步骤S24)。在第三层叠体形成步骤中，在成为叶片部10的部位使第一层叠体30与第二层叠体40粘接，然后，在成为叶根部14的部位的第一层叠体30与第二层叠体40之间形成第三层叠体50a。第三层叠体50a可以在第一层叠体30与第二层叠体40之间层叠形成复合材料层52，也可以将预先层叠有复合材料层52的第三层叠体50a的层叠体配置在第一层叠体30与第二层叠体40之间。在第三层叠体形成步骤中，各复合材料层是树脂未硬化的状态即预浸料。需要说明的是，在第三层叠体形成步骤中，也可以在成为叶片部10的部位使第一层叠体30与第二层叠体40分开且对置的状态下，在成为叶根部14的部位的第一层叠体30与第二层叠体40之间形成第三层叠体50a。在该情况下，之后在成为叶片部10的部位使第一层叠体30与第二层叠体40粘接。

若第三层叠体形成步骤结束，则执行成形步骤(步骤S26)，使树脂硬化而成形复合材料叶片1a。第三实施方式的成形步骤是与第一实施方式的成形步骤(图5的步骤S16)相同的工序。由此，复合材料叶片1a的制造完成。

如以上所述，第二实施方式的第三层叠体50a的复合材料层52中的强化纤维56从第一层叠体30侧(端部53C)连续地延伸至第二层叠体40侧(端部53A)。强化纤维56在第一层叠体30侧沿与第一倾斜方向A1平行的平面延伸，在第二层叠体40侧沿与第二倾斜方向B1平行的平面延伸。第二实施方式的复合材料叶片1a的第三层叠体50a的强化纤维56由于向像这样延伸，因此能够将铺层递减部P适当地集中在中心轴Ax的附近。因此，该复合材料叶片1a能够抑制叶根部14处的剥离。另外，第二实施方式的复合材料叶片1a的强化纤维56由于经由中间部53B连续，因此能够减少铺层递减部P的数量，能够更加适当地抑制叶根部14的强度降低。

另外，第二实施方式的第三层叠体50a的弯曲的中间部53B位于叶根部14中的第一层叠体30与第二层叠体40之间，且位于第一层叠体30与第二层叠体40之间的中央部(中心轴Ax附近)。中间部53B是第三层叠体50a的沿与第一倾斜方向(倾斜方向A1)平行的平面延伸的部位和沿与第二倾斜方向(倾斜方向B1)平行的平面延伸的部位之间的部位。中间部53B的附近成为铺层递减部P，且是未配置强化纤维而填充有树脂的区域。该复合材料叶片1通过在剥离方向的应力减小的中央部设置铺层递减部P，从而能够抑制叶根部14处的剥离。

接下来说明第三实施方式。第三实施方式的复合材料叶片1b具有块部80，这一点与第一实施方式不同。第三实施方式中的结构与第一实施方式共通的部位省略说明。

图10是示出第三实施方式的复合材料叶片的详细结构的示意图。如图10所示，复合材料叶片1b具有块部80。块部80设置于叶根部14中的第一层叠体30与第二层叠体40之间，且设置于第三层叠体50的末端部22侧。末端部22可以说是与叶根部14的叶片部10相反一侧的端部。在图10的例子中，块部80是三棱柱状，三棱柱的三条边中的一边侧的表面与一侧第三层叠体60的最靠近方向X2侧的复合材料层62的表面接触(接合)。另外，块部80的三棱柱的三条边中的另一边侧的表面与另一侧第三层叠体70的最靠近方向X1侧的复合材料层72的表面接触(接合)。并且，三棱柱的三条边中的剩余一边侧的表面形成末端部22。

块部80在本实施方式中是与第一层叠体30等相同的复合材料层，而复合材料层(强化纤维)的延伸方向任意，也可以是与第一倾斜方向A1及第二倾斜方向B1不同的方向。同样地，块部80的复合材料层(强化纤维)的层叠方向也是任意的，可以是与第一层叠方向A2及第二层叠方向B2不同的方向。块部80是在第一层叠体30等的层叠时预先硬化的部分。另外，块部80不限于是复合材料层，也可以是例如金属，在金属的情况下，优选铝合金或钛合金等轻质金属。

另外，将从第三层叠体50的方向Z1侧的端部到末端部22为止的长度设为长度H1。并且，将从块部80的方向Z1侧的端部到末端部22为止的长度设为长度H2。优选长度H2是长度H1的50％以下的长度。在长度H2为该范围的情况下，块部80配置在应力低的区域，因此即使使用块部80这样的分体构件，与能够降低复合材料叶片1b的破损风险。

接下来说明复合材料叶片1b的制造方法(层叠方法)。图11是说明第三实施方式的复合材料叶片的制造方法的示意图。如图11所示，在制造复合材料叶片1b时执行第一层叠体形成步骤(步骤S30)，并执行第二层叠体形成步骤(步骤S32)。第三实施方式中的第一层叠体形成步骤与第一实施方式的第一层叠体形成步骤(图5的步骤S10)相同。另外，第三实施方式中的第二层叠体形成步骤与第一实施方式的第二层叠体形成步骤(图5的步骤S12)相同。但是，复合材料叶片1b也可以使第三层叠体50比第一实施方式小(减少复合材料层的层叠数量)对应于设置块部80的量。

若第一层叠体形成步骤及第二层叠体形成步骤结束，则执行第三层叠体形成步骤(步骤S34)。在第三层叠体形成步骤中，在成为叶片部10的部位使第一层叠体30与第二层叠体40分开且对置，在成为叶根部14的部位使一侧第三层叠体60与另一侧第三层叠体70分开且对置，在该状态下，在成为叶根部14的部位的第一层叠体30与第二层叠体40之间，且在与一侧第三层叠体60及另一侧第三层叠体70相比的末端部22侧插入块部80。在第三层叠体形成步骤中，块部80已经硬化，但其他复合材料层是硬化前的预浸料。之后，在成为叶片部10的部位，使第一层叠体30与第二层叠体40粘接，在成为叶根部14的部位，使一侧第三层叠体60与另一侧第三层叠体70粘接，使块部80与一侧第三层叠体60及另一侧第三层叠体70粘接。由此形成未硬化状态的复合材料叶片1b。需要说明的是，在第三层叠体形成步骤中，也可以在成为叶片部10的部位使第一层叠体30与第二层叠体40粘接，在成为叶根部14的部位使一侧第三层叠体60与另一侧第三层叠体70粘接，在该状态下插入块部80。

若第三层叠体形成步骤结束，则执行成形步骤(步骤S36)，使树脂硬化，以成形复合材料叶片1b。第三实施方式的成形步骤采用与第一实施方式的成形步骤相同的方法成形复合材料叶片1b。在第三实施方式的成形步骤中，通过使用封装件110进行抽真空并加压而能够将块部80朝向方向Z1侧推入，能够抑制各复合材料层中的铺层递减部P或空洞等。需要说明的是，第三实施方式的成形步骤只要是使树脂硬化的工序，可以是任意的而不限于此。其中，优选在第三实施方式的成形步骤中将块部80向方向Z1侧推入，即，在将块部80向第三层叠体50侧按压的同时成形第一层叠体30、第二层叠体40及第三层叠体50。在该情况下，例如也可以使用活塞等将块部80向方向Z1侧推入并成形。

如以上所述，第三实施方式的复合材料叶片1b具有块部80。块部80设置于叶根部14中的第一层叠体30与第二层叠体40之间、且第三层叠体50的末端部22侧。复合材料叶片1b通过设置与第三层叠体50不同的块部80，从而能够减少第三层叠体50的层叠数量。即，在例如复合材料叶片1b的制造时，通过将块部80以预先硬化了的状态使用，从而能够抑制复合材料层的层叠总数的增加并使制造容易。另外，通过使块部80预先硬化，还能够抑制与成形时的硬化发热相伴的异常升温。

(实施例)

接下来说明实施例。图12是示出实施例的应力分布的图。实施例使用第一实施方式的复合材料叶片1的模型，施加朝向方向Z1的离心力，对叶根部14被约束在涡轮盘2的槽2A中的状态下的应力分布进行解析。根据图12可知，在复合材料叶片1的模型中，在作用有离心力F的情况下，剥离应力在中心轴Ax的附近减小。因此，根据该解析结果，通过使铺层递减部P集中在中心轴Ax的附近而远离叶根部14的表面，从而能够抑制剥离。

以上对本公开的实施方式进行了说明，但实施方式不限定于该实施方式的内容。另外，前述构成要素包含本领域技术人员容易设想、实质上相同的所谓等同范围的要素。此外，前述构成要素能够适当组合。此外，能够在不脱离前述实施方式要旨的范围内进行构成要素的多种省略、置换或变更。

附图标记说明：

1...复合材料叶片；

2...涡轮盘；

10...叶片部；

14...叶根部；

20...前端部；

21...叶端部；

22...末端部；

30...第一层叠体；

32、42、52、62、72...复合材料层；

34、44、54、64、74...树脂；

36、46、56、66、76...强化纤维；

40...第二层叠体；

50...第三层叠体；

60...一侧第三层叠体；

70...另一侧第三层叠体；

A1...第一倾斜方向；

B1...第二倾斜方向。

Claims (12)

1.一种复合材料叶片，其通过层叠对强化纤维浸渍树脂而成的复合材料层而形成，具有叶根部以及从所述叶根部沿长尺寸方向延伸的叶片部，其中，

所述复合材料叶片具有：

作为所述复合材料层的层叠体的第一层叠体，其在所述叶片部沿所述长尺寸方向延伸，在所述叶根部沿第一倾斜方向延伸，所述第一倾斜方向朝向与所述长尺寸方向交叉的方向倾斜；

作为所述复合材料层的层叠体的第二层叠体，其在所述叶片部沿所述长尺寸方向延伸并与所述第一层叠体接触，在所述叶根部沿第二倾斜方向延伸并与所述第一层叠体分开，所述第二倾斜方向朝向与所述第一倾斜方向相反的方向侧倾斜；以及

作为所述复合材料层的层叠体的第三层叠体，其设置于所述叶根部中的所述第一层叠体与所述第二层叠体之间。

2.根据权利要求1所述的复合材料叶片，其中，

所述第三层叠体的在所述第一层叠体侧层叠的复合材料层沿所述第一倾斜方向延伸，所述第三层叠体的在所述第二层叠体侧层叠的复合材料层沿所述第二倾斜方向延伸。

3.根据权利要求1或2所述的复合材料叶片，其中，

所述第一层叠体的所述复合材料层中的强化纤维从所述叶片部连续地延伸至所述叶根部，在所述叶片部沿与所述长尺寸方向平行的平面延伸，在所述叶根部沿与所述第一倾斜方向平行的平面延伸，

所述第二层叠体的所述复合材料层中的强化纤维从所述叶片部连续地延伸至所述叶根部，在所述叶片部沿与所述长尺寸方向平行的平面延伸，在所述叶根部沿与所述第二倾斜方向平行的平面延伸，

所述第三层叠体的在所述第一层叠体侧层叠的复合材料层中的强化纤维沿与所述第一倾斜方向平行的平面延伸，所述第三层叠体的在所述第二层叠体侧层叠的复合材料层中的强化纤维沿与所述第二倾斜方向平行的平面延伸。

4.根据权利要求3所述的复合材料叶片，其中，

所述第三层叠体具有：

一侧第三层叠体，其设置于所述第一层叠体侧，所述一侧第三层叠体的所述复合材料中的强化纤维沿与所述第一倾斜方向平行的平面延伸；以及

另一侧第三层叠体，其设置于所述第二层叠体侧，所述另一侧第三层叠体的所述复合材料中的强化纤维沿与所述第二倾斜方向平行的平面延伸。

5.根据权利要求4所述的复合材料叶片，其中，

所述一侧第三层叠体的强化纤维的前端与所述另一侧第三层叠体的强化纤维的前端对置。

6.根据权利要求3所述的复合材料叶片，其中，

所述第三层叠体的所述复合材料层中的强化纤维从所述第一层叠体侧连续地延伸至所述第二层叠体侧，在所述第一层叠体侧沿与所述第一倾斜方向平行的平面延伸，在所述第二层叠体侧沿与所述第二倾斜方向平行的平面延伸。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的复合材料叶片，其中，

所述复合材料叶片还具有块部，该块部设置于所述叶根部中的所述第一层叠体与所述第二层叠体之间，且设置于比所述第三层叠体更靠所述叶根部的与所述叶片部相反侧的末端部侧的位置。

8.根据权利要求5所述的复合材料叶片，其中，

所述一侧第三层叠体的强化纤维的前端与所述另一侧第三层叠体的强化纤维的前端对置的部位位于所述叶根部中的所述第一层叠体与所述第二层叠体之间，且位于所述第一层叠体与所述第二层叠体之间的中央部。

9.根据权利要求6所述的复合材料叶片，其中，

所述第三层叠体的沿与所述第一倾斜方向平行的平面延伸的部位和沿与所述第二倾斜方向平行的平面延伸的部位之间的弯曲的中间部位于所述叶根部中的所述第一层叠体与所述第二层叠体之间，且位于所述第一层叠体与所述第二层叠体之间的中央部。

10.一种复合材料叶片的制造方法，该复合材料叶片通过层叠对强化纤维浸渍树脂而成的复合材料层而形成，具有叶根部以及从所述叶根部沿长尺寸方向延伸的叶片部，其中，

所述复合材料叶片的制造方法包括：

第一层叠体形成步骤，在该第一层叠体形成步骤中，形成作为所述复合材料层的层叠体的第一层叠体，该第一层叠体在所述叶片部沿所述长尺寸方向延伸，在所述叶根部沿第一倾斜方向延伸，所述第一倾斜方向朝向与所述长尺寸方向交叉的方向倾斜；

第二层叠体形成步骤，在该第二层叠体形成步骤中，形成作为所述复合材料层的层叠体的第二层叠体，该第二层叠体在所述叶片部沿所述长尺寸方向延伸并与所述第一层叠体接触，在所述叶根部沿第二倾斜方向延伸并与所述第一层叠体分开，所述第二倾斜方向朝向与所述第一倾斜方向相反的方向侧倾斜；以及

第三层叠体形成步骤，在该第三层叠体形成步骤中，形成作为所述复合材料层的层叠体的第三层叠体，该第三层叠体设置于所述叶根部中的所述第一层叠体与所述第二层叠体之间。

11.根据权利要求10所述的复合材料叶片的制造方法，其中，

在所述第一层叠体形成步骤中，在所述叶根部中的所述第一层叠体上层叠复合材料层，以形成一侧第三层叠体，

在所述第二层叠体形成步骤中，在所述叶根部中的所述第二层叠体上层叠复合材料层，以形成另一侧第三层叠体，

在所述第三层叠体形成步骤中，在所述叶片部使所述第一层叠体与所述第二层叠体粘接，在所述叶根部使所述一侧第三层叠体与所述另一侧第三层叠体粘接，从而形成所述第三层叠体。

12.根据权利要求10或11所述的复合材料叶片的制造方法，其中，

所述复合材料叶片的制造方法还包括成形步骤，在该成形步骤中，在所述叶根部中的所述第一层叠体与所述第二层叠体之间，且在比所述第三层叠体更靠所述叶根部的与所述叶片部相反侧的末端部侧的位置插入块部，并在将所述块部向所述第三层叠体侧按压的同时成形所述第一层叠体、所述第二层叠体以及所述第三层叠体。