CN112627979A

CN112627979A - 具有陶瓷涂覆纤维的容纳壳

Info

Publication number: CN112627979A
Application number: CN202011059394.XA
Authority: CN
Inventors: D·W·克拉尔; N·J·克雷; S·R·芬; 林玫玲
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2019-10-07
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2021-04-09
Anticipated expiration: 2040-09-30
Also published as: US20210102475A1; CN112627979B; US11149584B2

Abstract

本发明涉及具有陶瓷涂覆纤维的容纳壳。具体而言，提供了容纳组件和用于形成燃气涡轮发动机的容纳组件的方法。例如，容纳组件包括包含多个涂覆纤维的容纳壳。各个涂覆纤维包括由陶瓷材料包绕的纤维，使得陶瓷材料涂覆纤维。作为另一示例，容纳组件包括内壳和包含多个涂覆纤维的容纳壳。各个涂覆纤维包括由陶瓷材料包绕的纤维，使得陶瓷材料涂覆纤维。容纳壳在容纳壳的层的内表面处比在容纳壳内的从内表面径向地向外的位置处包括更大比例的涂覆纤维。提供了用于形成燃气涡轮发动机的容纳组件的方法。

Description

具有陶瓷涂覆纤维的容纳壳

技术领域

本主题总体上涉及由复合材料形成的构件。更具体地，本主题涉及用陶瓷涂覆纤维形成的壳，如燃气涡轮发动机的风扇壳容纳系统。

背景技术

飞行器的燃气涡轮发动机在各种状态下操作，且外物可摄入发动机中。在发动机的操作期间，且具体是由发动机供能的飞行器移动期间，风扇叶片可由外物冲击和损害，如飞鸟或跑道上带入的碎屑。对风扇叶片的冲击可能会损害叶片并导致叶片碎片或整个叶片脱落并以相对高的速度径向地向外飞行。如果损害的风扇叶片在离心力的作用下从旋转的毂径向地向外推动，并冲击到飞行器机身上，则可能会对飞行器及其乘员造成灾难性损害。

为了限制或最小化由脱落的叶片或叶片碎片引起的损害，一些已知的发动机包括金属或复合壳或罩，以便于增加发动机的径向和轴向刚度并便于减小接近发动机壳穿透的应力。为了提供叶片容纳，来自脱落的叶片或叶片碎片的大部分动能必须由壳或罩材料吸收。对于较小直径的发动机，可使用足够厚的金属“硬壁”壳来实现足够的容纳能力，以抵抗叶片碎片的穿透。可将诸如石墨环氧聚合物基质复合物的复合材料层施加到金属壳的外表面，以增强壳的容纳能力。因此，硬壁容纳壳增加了发动机的径向和轴向刚度，并便于减小接近发动机壳穿透的应力，以帮助容纳脱落的叶片或叶片碎片。

然而，对于较大直径的发动机，足够厚以抵抗穿透的金属壳过重。因此，复合硬壁系统（其利用复合壳而不是金属壳）或复合“软壁”容纳系统均可用于较大直径的发动机。在软壁系统中，轻质高强度的防弹织物，如由芳族聚酰胺纤维（例如，Kevlar®）形成的织物，可围绕相对薄的支承结构多层包裹。在操作中，分离的叶片或叶片碎片局部穿透支承结构并冲击织物。织物层旨在捕获并容纳叶片或叶片碎片。基于重量考虑，常规的支承结构可由铝或纤维增强的复合物制成，例如，支承结构可包括铝蜂窝结构。

因此，典型的硬壁和软壁容纳系统各自使用纤维（例如，石墨，Kevlar®）来提供风扇叶片容纳。这些纤维在拉伸方向上非常坚固；诸如铝或石墨-环氧树脂的大多数壳材料在吸收来自扩散叶片冲击的能量方面表现出色，且复合材料可通过将负载沿其纤维轴引导或从其基质中分离而有效吸收扩散能量。此外，金属材料通过壳的塑性应变有效吸收扩散能量。尽管如此，典型的硬壁和软壁容纳系统承受负载的能力会因锋利物体的剪切或切割作用而大大降低，即金属材料和复合纤维易受锋利物体切割而过早失效。例如，复合风扇叶片可具有可切割纤维的金属前缘，且因此在壳中需要增加复合材料的厚度。带有实心钛叶片的风扇也容易受到切割纤维。在典型的硬壁或软壁容纳系统中，在受到尖锐抛射体冲击的区域中，高达50％的纤维会因切割而过早失效。举例来说，在由尖锐物体切割Kevlar®纤维后，软壁容纳系统中的Kevlar®包裹物可能会因剪切或磨损而失效，并且在测试中，单个纤维束中40％的Kevlar®因剪切/磨损而失效。避免典型容纳系统失效的尝试包括通过使用更多的金属、环氧石墨材料或更多的Kevlar®包裹物来增加壳材料的厚度，例如在靠近风扇叶片的金属前缘的区域中，以提供锋利物体的容纳。然而，增加容纳系统材料的量会增加发动机的重量和成本。

因此，将期望用于燃气涡轮发动机的改进的容纳壳或罩。例如，增加用于硬壁和软壁容纳组件中的纤维的剪切强度将是期望的。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐明，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明学习到。

在本主题的一个示例性实施例中，提供了一种燃气涡轮发动机的容纳组件。容纳组件包括包含多个涂覆纤维的容纳壳。各个涂覆纤维包括由陶瓷材料包绕的纤维，使得陶瓷材料涂覆纤维。

在本主题的另一个示例性实施例中，提供了一种燃气涡轮发动机的容纳组件。该容纳组件包括内壳和包含多个涂覆纤维的容纳壳。各个涂覆纤维包括由陶瓷材料包绕的纤维，使得陶瓷材料涂覆纤维。容纳壳在容纳壳的层的内表面处比在容纳壳内的从内表面径向地向外的位置处包括更大比例的涂覆纤维。

在本主题的另一示例性实施例中，提供了一种用于形成燃气涡轮发动机的容纳组件的方法。该方法包括用陶瓷材料涂覆多个纤维中的各个纤维，使得陶瓷材料包绕多个纤维中的各个纤维以形成多个涂覆纤维；使用多个涂覆纤维形成容纳壳；以及围绕燃气涡轮发动机的多个风扇叶片设置容纳壳。

本发明的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求书变得更好理解。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，且连同描述用于阐释本发明的原理。

技术方案1. 一种燃气涡轮发动机的容纳组件，包括：

包含多个涂覆纤维的容纳壳；

其中各个涂覆纤维包括由陶瓷材料包绕的纤维，使得所述陶瓷材料涂覆所述纤维。

技术方案2. 根据任意前述技术方案所述的容纳组件，其中，所述容纳壳围绕所述燃气涡轮发动机的纵向中心线设置。

技术方案3. 根据任意前述技术方案所述的容纳组件，还包括：

多个未涂覆纤维，

其中所述多个涂覆纤维占所述容纳壳的第一体积分数，并且所述多个未涂覆纤维占所述容纳壳的第二体积分数。

技术方案4. 根据任意前述技术方案所述的容纳组件，其中，所述第一体积分数大于50％。

技术方案5. 根据任意前述技术方案所述的容纳组件，其中，所述第一体积分数大于80%。

技术方案6. 根据任意前述技术方案所述的容纳组件，其中，所述第一体积分数在所述容纳组件内周向地变化。

技术方案7. 根据任意前述技术方案所述的容纳组件，其中，所述第一体积分数在所述容纳组件内轴向地变化。

技术方案8. 根据任意前述技术方案所述的容纳组件，其中，所述第一体积分数在所述容纳组件内径向地变化。

技术方案9. 根据任意前述技术方案所述的容纳组件，其中，所述多个涂覆纤维织造成纺织品，编织、缝合或操纵成三维织造物，以形成所述容纳壳的至少一部分。

技术方案10. 根据任意前述技术方案所述的容纳组件，其中，所述陶瓷材料选自碳化钨、氧化铝和二氧化钛构成的集合。

技术方案11. 根据任意前述技术方案所述的容纳组件，其中，各个纤维是石墨纤维。

技术方案12. 根据任意前述技术方案所述的容纳组件，其中，所述多个涂覆纤维注入有树脂基质材料。

技术方案13. 根据任意前述技术方案所述的容纳组件，其中，各个纤维是芳族聚酰胺纤维。

技术方案14. 根据任意前述技术方案所述的容纳组件，其中，所述容纳壳包括：

环形内罩；

从所述环形内罩径向地向外设置的填料层；

从所述填料层径向地向外设置的环形外罩；以及

从所述环形外罩径向地向外设置的容纳带，

其中所述容纳带包括所述多个涂覆纤维。

技术方案15. 一种燃气涡轮发动机的容纳组件，包括：

内壳；以及

包括多个涂覆纤维的容纳壳，各个涂覆纤维包括由陶瓷材料包绕的纤维，使得所述陶瓷材料涂覆所述纤维，

其中所述容纳壳在所述容纳壳的层的内表面处比在所述容纳壳内的从所述内表面径向地向外的位置处包括更大比例的所述涂覆纤维。

技术方案16. 根据任意前述技术方案所述的容纳组件，其中，所述容纳壳内的涂覆纤维的比例从所述层的内表面到外表面减小。

技术方案17. 根据任意前述技术方案所述的容纳组件，其中，所述内壳是所述燃气涡轮发动机的风扇壳。

技术方案18. 根据任意前述技术方案所述的容纳组件，还包括：

所述燃气涡轮发动机的风扇的入口，所述入口在所述风扇壳上游，

其中所述入口包括第二多个所述涂覆纤维。

技术方案19. 根据任意前述技术方案所述的容纳组件，其中，所述层是所述容纳壳的径向外层，并且其中所述容纳壳包绕所述内壳以容纳从所述内壳向外行进的物体。

技术方案20. 一种形成燃气涡轮发动机的容纳组件的方法，包括：

用陶瓷材料涂覆多个纤维中的各个纤维，使得所述陶瓷材料包绕所述多个纤维中的各个纤维，以形成多个涂覆纤维；

使用所述多个涂覆纤维形成容纳壳；以及

围绕所述燃气涡轮发动机的多个风扇叶片设置所述容纳壳。

附图说明

包括针对本领域的普通技术人员的其最佳模式的本发明的完整且充分的公开在参照附图的说明书中阐明，在附图中：

图1提供了根据本主题的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性截面视图。

图2A提供了根据本主题的示例性实施例的硬壁风扇容纳壳组件的示意性截面视图。

图2B提供了根据本主题的另一个示例性实施例的硬壁风扇容纳壳组件的示意性截面视图。

图3提供了根据本主题的示例性实施例的图2A的风扇容纳壳组件的复合风扇壳的一部分的示意性截面视图，该部分具有在用于构造复合风扇壳的聚合物基质复合层片中形成的多个涂覆纤维，或图2B的风扇容纳壳组件的复合外层的一部分的示意性截面视图，该部分具有在用于构造复合外层的聚合物基质复合层片中形成的多个涂覆纤维。

图4提供了根据本主题的示例性实施例的软壁风扇容纳壳组件的示意性截面视图。

图5提供了图4的风扇容纳壳组件的透视图。

图6提供了图4的风扇容纳壳组件的示意性截面视图。

图7提供了根据本主题的示例性实施例的图4的风扇容纳壳组件的容纳带的一部分的示意性截面视图，该部分具有在用于构造容纳带的织造织物中形成的多个涂覆纤维。

图8提供了示出用于形成燃气涡轮发动机的容纳组件的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。该详细描述使用了数字和字母标记来表示附图中的特征。附图和说明书中相似或类似的标记用于表示本发明的相似或类似的部分。

如本文使用的用语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用，以将一个构件与另一个区分开，且不旨在表示独立构件的位置或重要性。

用语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机或运载器内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如，关于燃气涡轮发动机，前指的是更靠近发动机入口的位置，而后指的是更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。

用语“上游”和“下游”是指相对于流体通路中的流体流的相对方向。例如，“上游”是指流体流自的方向，且“下游”指示流体流至的方向。

用语“联接”、“固定”、“附接到”等指的是直接联接、固定或附接，以及通过一个或多个中间构件或特征的间接联接、固定或附接，除非本文另有规定。

单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数对象，除非上下文清楚地另外指出。

如本文在说明书和权利要求书各处使用的近似语言用于修饰可允许在不导致其涉及的基本功能的变化的情况下改变的任何数量表达。因此，由一个或多个用语如“大约”、“大概”和“大致”修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度，或构造或制造构件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可表示在10%的裕度内。

这里和说明书和权利要求书各处，范围限制组合和互换，此范围是确定的且包括包含在其中的所有子范围，除非上下文或语言另外指出。例如，本文公开的所有范围都包含端点，且端点可与彼此独立地组合。

大体上，本主题提供了一种风扇容纳壳组件，其具有单独涂覆有材料的纤维，例如硬质陶瓷材料，如碳化钨、氧化铝或二氧化钛，以保护纤维免受切割或剪切，例如，在燃气轮机发动机中的风扇叶片飞脱事件期间由于脱落的叶片的切割作用的切割或剪切。涂覆纤维可用于例如硬壁风扇壳、软壁风扇壳和风扇入口。涂覆纤维可单独使用，或与未涂覆纤维组合使用，以形成用于形成风扇容纳壳组件的容纳壳（如风扇壳或容纳带）的层片或预制件。层片或预制件可为“干的”（例如，织造成织物的涂覆纤维或涂覆纤维和未涂覆纤维的组合）或用基质材料浸渍以形成复合材料。此外，由于单独的纤维涂覆有材料，所以容纳壳可功能梯度化，以优化整个容纳壳或使用涂覆纤维的容纳壳的至少一层的涂覆纤维与未涂覆纤维的比率。还提供了用于形成风扇容纳壳组件的方法。

现在参考附图，其中相同的数字表示所有附图的相同元件，图1为根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性截面视图。更具体地，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机为本文称为“涡扇发动机10”的高旁通涡扇喷气发动机10。如图1中所示，涡扇发动机10限定轴向方向A（平行于为了参照而提供的纵向中心线12延伸）和径向方向R。大体上，涡扇10包括风扇区段14和设置在风扇区段14下游的核心涡轮发动机16。

绘出的示例性核心涡轮发动机16大体上包括基本上管状的外壳18，其限定环形入口20。外壳18包围成串流关系的包括增压或低压（LP）压缩机22和高压（HP）压缩机24的压缩机区段；燃烧区段26；包括高压（HP）涡轮28和低压（LP）涡轮30的涡轮区段；以及喷气排气喷嘴区段32。高压（HP）轴或转轴34将HP涡轮28传动地连接到HP压缩机24。低压（LP）轴或转轴36将LP涡轮30传动地连接到LP压缩机22。

对于所示实施例，风扇区段14包括风扇38，其具有以间隔开的方式联接到盘42上的多个风扇叶片40。如图所示，风扇叶片40从盘42大体上径向方向R向外延伸。风扇叶片40和盘42可由LP轴36围绕纵向中心线12一起旋转。在一些实施例中，具有多个齿轮的动力变速箱可包括在内，以将LP轴36的转速逐步降低到更有效的风扇转速。

仍参考图1的示例性实施例，盘42由可旋转的前机舱48覆盖，前机舱为空气动力轮廓，以促进空气流穿过多个风扇叶片40。另外，示例性风扇区段14包括环形风扇壳或外机舱50，其周向地包绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。应认识到，风扇壳（机舱）50可构造成由多个周向地间隔开的出口导叶52相对于核心涡轮发动机16支承。此外，风扇壳50的下游区段54可在核心涡轮发动机16的外部上延伸，以便限定其间的旁通空气流通路56。

在涡扇发动机10的操作期间，一定体积的空气58经由风扇壳50和/或风扇区段14的相关联的入口60进入涡扇10。当该体积的空气58穿过风扇叶片40时，如由箭头62指出的空气58的第一部分引导或传送到旁通空气流通路56中，且如由箭头64指出的空气58的第二部分引导或传送到LP压缩机22中。空气的第一部分62与空气的第二部分64之间的比率通常称为旁通比。空气的第二部分64的压力然后随着其传送穿过高压（HP）压缩机24且进入燃烧区段26（在该处，其与燃料混合且燃烧以提供燃烧气体66）中而增大。

燃烧气体66传送穿过HP涡轮28，在该处，来自燃烧气体66的热能和/或动能的一部分经由联接至外壳18的HP涡轮定子导叶68和联接至HP轴或转轴34的HP涡轮转子叶片70的连续级提取，因此引起HP轴或转轴34旋转，从而支持HP压缩机24的操作。燃烧气体66然后传送穿过LP涡轮30，在该处，热能和动能的第二部分从燃烧气体66经由联接至外壳18的LP涡轮定子导叶72和联接至LP轴或转轴36的LP涡轮转子叶片74的连续级提取，因此引起LP轴或转轴36旋转，从而支持LP压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。

燃烧气体66随后传送穿过核心涡轮发动机16的喷气排气喷嘴区段32来提供推进推力。同时，空气的第一部分62的压力随着空气的第一部分62在其从涡扇10的风扇喷嘴排气区段76排出之前传送穿过旁通空气流通路56而基本上增大，也提供了推进推力。HP涡轮28、LP涡轮30和喷气排气喷嘴区段32至少部分地限定热气体路径78，以将燃烧气体66传送穿过核心涡轮发动机16。

在一些实施例中，涡扇发动机10的构件可包括复合材料，诸如聚合物基质复合（PMC）材料或陶瓷基质复合（CMC）材料，其具有高温能力。复合材料大体上包括嵌入基质材料中的纤维增强材料，例如聚合物或陶瓷基质材料。增强材料用作复合材料的承载组分，而复合材料的基质用于将纤维粘合在一起并充当介质，外部施加的应力通过该介质传递并分配到纤维。

PMC材料通常通过用树脂（预浸料坯）浸渍织物或单向带，然后固化来制造。在浸渍之前，织物可称为“干”织物，并且通常包括两个或更多个纤维层（层片）的叠层。纤维层可由多种材料形成，其非限制性示例包括碳（例如，石墨）、玻璃（例如，玻璃纤维）、聚合物（例如，Kevlar®）纤维和金属纤维。纤维增强材料可以相对短切纤维的形式使用，大体长度小于2英寸，且更优选小于1英寸，或长的连续纤维，后者通常用于生产织造织物或单向带。PMC材料可通过将干纤维分散到模具中，并然后使基质材料在增强纤维周围流动，或通过使用预浸料坯来生产。例如，可将多层预浸料坯堆叠到零件的适当厚度和定向，并且然后树脂可固化和凝固以形成纤维增强复合零件。用于PMC基质材料的树脂通常可分类为热固性塑料或热塑性塑料。热塑性树脂大体归类为聚合物，其在加热时可反复软化和流动，并且当由于物理而非化学变化而充分冷却时硬化。值得注意的热塑性树脂的示例类包括尼龙、热塑性聚酯、聚芳醚酮和聚碳酸酯树脂。已考虑用于航空航天应用的高性能热塑性树脂的具体示例包括聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酮酮（PEKK）、聚醚酰亚胺（PEI）和聚苯硫醚（PPS）。相反，一旦完全固化成坚硬的刚性固体，热固性树脂在加热时不会经历显著的软化，而是在充分加热时热分解。热固性树脂的显著示例包括环氧树脂、双马来酰亚胺（BMI）和聚酰亚胺树脂。

在一些实施例中，“干”织物（即，未浸渍的织物）可用作涡扇发动机10的构件的一层或多层。例如，如上所述，织物可由碳、玻璃、聚合物和/或金属的纤维形成。在不用树脂浸渍织物的情况下，织物的各层可缠绕在构件的其它节段周围，例如，由于用于形成织物的纤维而赋予构件某些特性。

示例性CMC材料可包括碳化硅（SiC）、硅、二氧化硅或氧化铝基质材料及其组合。陶瓷纤维可嵌入基质内，如，包括单丝如蓝宝石或碳化硅（例如，Textron的SCS-6）的氧化稳定增强纤维，以及包括碳化硅（例如，Nippon Carbon的NICALON®、Ube Industries的TYRANNO®和Dow Corning的SYLRAMIC®）、硅酸铝（例如，3M的Nextel 440和480），以及短切晶须和纤维（例如，3M的Nextel 440和SAFFIL®），以及可选的陶瓷颗粒（例如，Si、Al、Zr、Y的氧化物和它们的组合），以及无机填料（例如，叶腊石、钙硅石、云母、滑石、蓝晶石和蒙脱土）的粗砂和纱。例如，在某些实施例中，可包括陶瓷耐火材料涂层的纤维束形成为增强带，如单向增强带。多个带可一起层叠（例如，作为层片）以形成预制构件。在形成预制件之前或在形成预制件之后，纤维束可用浆料复合物浸渍。然后可对预制件进行热处理，如固化或烧尽，以在预制件中产生高焦炭残留物，并随后进行化学处理，如用硅熔融渗透，以达到由具有期望的化学成分的CMC材料形成的构件。在其它实施例中，CMC材料可形成为例如碳纤维布而不是带。

如本文中更详细地描述的，发动机10的风扇区段14包括风扇容纳壳组件，该风扇容纳壳组件包括风扇壳50，并且外接且包绕风扇38和风扇叶片40以保留从发动机风扇38脱落的任何风扇叶片40或风扇叶片碎片。当风扇叶片或其一部分意外地从高旁通涡扇发动机的转子脱落时，出现“叶片飞脱事件”或风扇叶片飞脱（FBO）事件。在飞行期间突然脱落时，风扇叶片会以很大的力冲击周围的风扇壳，有时会穿透风扇壳并进入风扇容纳壳组件。

典型的风扇容纳壳组件有两种主要类型：“硬壁”系统和“软壁”系统。硬壁系统包括由高强度材料制成的环形容纳壳，其具有足够的罩厚度以吸收冲击风扇叶片的动能。硬壁系统是刚性结构，且因而罩可由复合材料形成，例如由碳（例如，石墨）纤维和环氧树脂构成的PMC材料或金属材料。可将额外的罩材料应用于高强度材料，例如，以容纳风扇叶片的金属前缘，和/或应用在根部冲击区中，其具有冲击风扇叶片的最大能量。例如，可将一层复合材料（如PMC材料）作为额外的罩材料应用到金属罩的外表面。

软壁系统采用由内环形罩和外环形罩限定的嵌套区域，其具有设置在其中的蜂窝或其它合适的结构。另外，可将防弹材料（如芳族聚酰胺纤维（例如，Kevlar®））缠绕在壳结构周围。叶片碎片捕获在系统内，并被防止与其它风扇叶片进一步接触。更具体地，防弹材料利用“干”纤维，即未嵌入基质中的纤维，以类似于将抛射体捕获在网中的方式容纳叶片或叶片碎片。硬壁和软壁系统也可组合使用。

参考图2A，示出了根据本主题的示例性实施例的硬壁风扇容纳壳组件100。风扇容纳壳组件100包括围绕纵向中心线12（图1）设置的风扇壳50，并且可包括在风扇壳50的内部上的面板51，其改善声学和叶片摩擦特性。如前所述，风扇壳50是硬壁容纳系统的罩，并且可由诸如PMC材料的复合材料形成。因而，风扇壳50形成风扇容纳壳组件100的径向最外部分，以帮助容纳从面板51内向外行进的物体，使其不再继续行进到风扇区段14外。因此，对于硬壁容纳组件，风扇壳50也可被称为容纳壳。

图2B示出了硬壁风扇容纳壳组件100的另一示例性实施例。如图所示，风扇容纳壳组件100包括围绕纵向中心线12（图1）设置的风扇壳50，并且可包括在风扇壳50的内部上的面板51，其改善声学和叶片摩擦特性。另外，复合材料的外层102施加在风扇壳50的外表面的至少一部分上。如前所述，风扇壳50是硬壁容纳系统的罩，并且可由金属材料形成，并且外层102可认为是施加到风扇壳50的外表面的额外的罩材料，例如复合材料（如PMC材料）。在这样的实施例中，外层102形成风扇容纳壳组件100的径向最外部分，以帮助容纳从面板51内向外行进的物体，使其不再继续行进到风扇区段14外。风扇壳50和复合外层102可称为风扇容纳壳组件100的容纳壳。

如图3中所示，图2A的风扇壳50（或容纳壳50）或图2B的外层102包括多个涂覆纤维104。各个涂覆纤维包括由陶瓷材料108包绕的纤维106，使得陶瓷材料涂覆纤维106。如前所述，风扇壳50或硬壁风扇容纳壳组件100的外层102可由PMC材料形成，该PMC材料具有嵌入树脂（例如，环氧树脂）基质材料110中的碳（例如，石墨）纤维106，即，各个纤维106是诸如石墨纤维的碳纤维，并且碳纤维106由诸如环氧树脂的树脂基质材料110浸渍以形成PMC材料。因此，在本文所述的示例性实施例中，在向纤维106注入环氧树脂110之前，将碳纤维106各自涂覆有陶瓷材料108。

在一些实施例中，陶瓷材料108选自碳化钨（WC）、氧化铝（Al₂O₃）和二氧化钛（TiO₂）构成的集合。也可使用其它合适的陶瓷材料108。通过在向碳纤维106注入环氧树脂110之前用陶瓷材料108涂覆碳纤维106，可增加复合风扇壳50或复合外层102的剪切强度，从而提高复合风扇壳50或外层102抵抗锋利的物体（如风扇叶片40的金属前缘44（图2A、2B）等）的切割等的能力。

复合风扇壳50或复合外层102可包括多个涂覆纤维104以及多个未涂覆纤维106。即，未涂覆纤维是没有周围的陶瓷材料108的上述纤维106。多个涂覆纤维104占复合风扇壳50或外层102的第一体积分数，且多个未涂覆纤维106占复合风扇壳50或外层102的第二体积分数。当涂覆纤维104和未涂覆纤维106的组合浸渍有基质材料（如环氧树脂）时，基质材料占复合风扇壳50或外层102的第三剩余体积分数。即，第一体积分数、第二体积分数和第三体积分数一起形成风扇壳50或外层102的总体积。在示例性实施例中，第一体积分数大于50％，并且更具体地，第一体积分数大于80％。举例来说，在一个实施例中，第一体积分数约为55％，且在另一实施例中，第一体积分数约为95％。

此外，在一些实施例中，第一体积分数和第二体积分数可在整个风扇容纳壳组件100中变化，例如，第一体积分数和第二体积分数可周向地、轴向地和/或径向地变化。例如，复合风扇壳50或外层102可称为功能梯度材料（FGM），其中复合风扇壳50或外层102的成分和/或结构在其体积上逐渐变化，导致复合风扇壳50或外层102的特性上的对应变化。因为用陶瓷材料108涂覆单独的纤维106以形成涂覆纤维104，所以可优化形成复合风扇壳50或外层102的涂覆纤维104与未涂覆纤维106的比率。因而，可生产功能梯度风扇容纳壳组件100，其在某些位置具有增加的剪切强度，例如在前缘冲击区或根部冲击区处或复合风扇壳50或外层102的内表面处。此外，在将涂覆纤维104和未涂覆纤维106形成为层片116以构造复合风扇壳50或外层102的情况下，在各个层片116中具有梯度的涂覆纤维104的分数允许优化设计以最小化风扇容纳壳组件100的重量。

更具体地，复合风扇壳50或外层102可分段成周向区、轴向区和/或径向区，并且涂覆纤维104的体积分数（即，第一体积分数）可在一个或多个此类区中比其它此类区中更大。举例来说，通过测试，对FBO事件的分析等，周向地彼此间隔开的多个区可识别为具有比风扇壳50的其余部分更大的被物体冲击的可能性。在多个周向区处的复合风扇壳50或外层102内的涂覆纤维104的体积分数（即，第一体积分数）大于至少在多个周向区之间的周向位置处的第一体积分数。例如，在多个周向区中，第一体积分数可为95％或更大，而在复合风扇壳50或外层102的其余部分中，第一体积分数可为5％或更低。

作为另一个示例，涂覆纤维104的体积分数可径向地变化，例如，第一体积分数可从复合风扇壳50或外层102的内部到复合风扇壳50或外层102的外部逐渐变小。在示例性实施例中，图2A的复合风扇壳50在复合风扇壳50的内表面112处比在复合风扇壳50内从内表面112径向地向外的位置处包括更大比例的涂覆纤维104。例如，复合风扇壳50内的涂覆纤维104的比例可从风扇壳50的内表面112到外表面114减小。类似地，图2B的复合外层102内的涂覆纤维104的比例可从外层102的内表面112到外表面114减小。作为又一个示例，涂覆纤维104的体积分数可轴向地变化，例如，第一体积分数在复合风扇壳50或外层102的一个或多个轴向位置处可大于在沿复合风扇壳50或外层102的其余轴向位置处。因此，穿过复合风扇壳50或外层102，涂覆纤维104的体积分数可变化，以优化风扇壳50的特性，即，并不是整个复合风扇壳50或外层102中的各个纤维都需要涂覆有陶瓷材料108来充分增加风扇容纳壳组件100抵抗物体冲击组件100造成的切割、刺穿或其它此类损害的能力。

涂覆纤维104，以及在一些实施例中，涂覆纤维104和未涂覆纤维106，可操纵成任何普通形式以形成复合风扇壳50或外层102。例如，多个涂覆纤维104或多个涂覆纤维104和多个未涂覆纤维106可织造成纺织品（例如，形成为织物），编织、缝合或操纵成三维织造物，以形成复合风扇壳50或外层102。将认识到，用于PMC和/或CMC材料的任何合适的通用形式可用于由涂覆纤维104，或涂覆纤维104和未涂覆纤维106形成风扇壳50。

现在转到图4-7，示出了根据本主题的示例性实施例的软壁风扇容纳壳组件200。如图4中所示，风扇容纳壳组件200包括风扇壳50和包绕风扇壳50的容纳壳202。具体参考图5和图6，类似风扇壳50，容纳壳202是环形的并且围绕纵向中心线12设置。此外，在所示的实施例中，容纳壳202具有环形填料层204，该环形填料层从风扇壳50径向地向外设置。环形背板206从填料层204径向地向外设置，使得填料层204夹在风扇壳50和背板206之间。填料层204通常是蜂窝层，但是也可使用其它合适类型和构造的填料材料。在一些实施例中，填料层204和背板206可各自构造成在风扇容纳壳组件200上承载一部分负载。在这样的实施例中，风扇壳50可称为风扇壳内罩，而背板206可称为风扇壳外罩。

容纳壳202也可包括其它层。更具体地，在所示的示例性实施例中，环形容纳带208从背板206径向地向外设置。环形盖板210可从容纳带208径向地向外设置，并且盖板210可覆盖并包绕容纳带208。因此，在包括盖板210的实施例中，盖板210形成容纳壳202和容纳系统200的径向最外部分，但是容纳带208也是容纳壳202的外层。如本文中更详细地描述，容纳带208可包绕内风扇壳50，以容纳从内风扇壳内向外行进的物体，使其不行进到风扇区段14外，而盖板210大体上可为容纳带208和容纳壳202的其余部分提供环境保护。因此，容纳带208也可称为容纳层。

在示例性实施例中，风扇容纳壳组件200包括至少一个复合壁，例如，背板206可为复合背板，且盖板210可为复合盖板。风扇容纳壳组件200的复合壁的复合材料优选地是轻质且高强度的材料，如PMC或CMC材料。在一些实施例中，风扇壳50是风扇容纳壳组件200的金属内壁，即，风扇壳50由金属或金属合金形成。然而，在其它实施例中，风扇壳50是容纳系统200的复合内壁，其由诸如PMC、CMC等的复合材料形成。

类似于硬壁风扇容纳壳组件100的复合风扇壳50或外层102，容纳带208（或容纳层208）包括多个涂覆纤维214，如图7中所示。尽管在本文中主要描述为用于容纳带208中，但是将理解，涂覆纤维214可用于风扇容纳壳组件200的任何复合层中，例如，用于复合背板206或用于复合风扇壳50中。各个涂覆纤维214包括由陶瓷材料218包绕的纤维216，使得陶瓷材料涂覆纤维216。如前所述，软壁风扇容纳壳组件100的容纳带或层208可由芳族聚酰胺纤维（例如Kevlar®）形成。因此，在本文所述的示例性实施例中，芳族聚酰胺纤维216均涂覆有陶瓷材料218。类似于参照图2A、2B和3描述的复合风扇壳50或外层102，陶瓷材料218可选自碳化钨（WC）、氧化铝（Al₂O₃）和二氧化钛（TiO₂）构成的集合，但是也可使用其它合适的陶瓷材料218。涂覆纤维216的陶瓷材料218增加了纤维对物体切割的抵抗力，从而减小了风扇容纳壳组件200的容纳带208的剪切和/或磨损损害。因此，与未涂覆纤维216相比，陶瓷涂覆纤维214具有改善的剪切强度。

在一些实施例中，容纳带208可包括多个涂覆纤维214以及多个未涂覆纤维216两者。即，未涂覆纤维是没有周围的陶瓷材料218的上述纤维216。多个涂覆纤维214占容纳带208的第一体积分数，而多个未涂覆纤维216占容纳带208的第二体积分数。当涂覆纤维214和未涂覆纤维216的组合浸渍有基质材料时，基质材料占容纳带208的第三剩余体积分数，即第一、第二和第三体积分数之和等于容纳带208或容纳层材料的100%或总体积。然而，如果涂覆纤维214和未涂覆纤维216“干”使用，例如作为织物织造在一起且未注入有基质材料，则第一体积分数和第二体积分数在一起就是容纳带208或容纳层材料的总体积。在基质注入的纤维或干纤维的示例性实施例中，第一体积分数大于50％，并且更具体地，第一体积分数大于80％。举例来说，在一个实施例中，第一体积分数约为55％，而在另一实施例中，第一体积分数约为95％。

此外，如上文参照风扇容纳壳组件200所述，在一些实施例中，第一体积分数和第二体积分数可在整个风扇容纳壳组件200中变化，例如，第一体积分数和第二体积分数可周向地、轴向地和/或径向地变化。如本文参照复合风扇壳50和外层102更详细地描述的，容纳带208可为功能梯度材料（FGM），其中涂覆纤维214的比例在沿风扇容纳壳组件200的周向、轴向和/或径向位置之间变化。可优化容纳带208内的涂覆纤维214的比率，因为单独的纤维216涂覆有陶瓷材料218以形成涂覆纤维214，使得可基于在该特定位置处的可能的物体冲击来选择在任何特定位置的涂覆纤维214的数量。例如，更多的涂覆纤维214可包括在前缘冲击区或根部冲击区处的容纳带208中，或涂覆纤维214的体积分数在容纳带208的最内部分处可为最大的，变小到从容纳带208的最内部分径向地向外的位置处的较小体积分数。此外，在将涂覆纤维214和未涂覆纤维216形成为层片226（图7）以构造容纳带208的情况下，在各个层片226中具有梯度的涂覆纤维214的分数允许优化设计以最小化风扇容纳壳组件200的重量。

将认识到，参照复合风扇壳50和外层102描述的具有增加的涂覆纤维214的径向、轴向和周向区的容纳壳或容纳层的示例也适用于容纳带208。例如，参考图5，可将周向地彼此间隔开的多个区域220识别为具有与容纳带208的其余部分相比更大的被物体冲击的可能性。在多个周向区220处的容纳带208内的涂覆纤维214的体积分数（即，第一体积分数）大于至少在多个周向区220之间的周向位置处的第一体积分数。例如，在多个周向区220中，第一体积分数可为95％或更大，而在容纳带208的其余部分中，第一体积分数可为5％或更低。作为另一个示例，参照复合风扇壳50和外层102更详细所述，容纳带208的示例性实施例在容纳带208的内表面222处比在容纳带208内的从内表面222径向地向外的位置处包括更大比例的涂覆纤维214。例如，容纳带208内的涂覆纤维214的比例可从容纳带208的内表面222到外表面224减小。因此，穿过容纳带208，涂覆纤维214的体积分数可变化，以优化容纳带208的特性，即，并不是整个容纳带208中的每个纤维都需要涂覆有陶瓷材料218来充分增加风扇容纳壳组件200抵抗物体冲击系统200造成的切割、刺穿或其它此类损害的能力。

涂覆纤维214，以及在一些实施例中，涂覆纤维214和未涂覆纤维216，可操纵成任何普通形式以形成容纳带208。例如，多个涂覆纤维214或多个涂覆纤维214和多个未涂覆纤维216可织造成纺织品（例如，形成为织物），编织、缝合或操纵成三维织造物，以形成容纳带208。将认识到，用于PMC和/或CMC材料的任何合适的通用形式可用于由涂覆纤维214，或涂覆纤维214和未涂覆纤维216形成容纳带208。

在一些实施例中，风扇容纳壳组件100、200还包括风扇区段14的入口60。如前所述，入口60在风扇壳50的上游。因而，入口60可与风扇壳50分开形成，并且包括第二多个涂覆纤维104、214。通过将涂覆纤维104、214结合到入口60中，入口60也将受益于改进的碎片切割抵抗力。因此，通过将涂覆纤维104、214结合到容纳壳中，例如硬壁组件100的复合风扇壳50或外层102以及软壁组件200的容纳带或层208，以及入口60，可改善整个风扇区段14的切割抵抗力。

现在转到图8，提供了流程图，该流程图示出了用于形成用于燃气涡轮发动机的容纳系统的示例性方法800，如涡扇发动机10的风扇容纳壳组件100或风扇容纳壳组件200。如802处所示，示例性方法800包括用陶瓷材料108、218涂覆各个纤维106、216或多个纤维106、216，使得陶瓷材料108、218包绕多个纤维106、216中的各个纤维106、216以形成多个涂覆纤维104、214。接下来，如图8中的804处所示，方法800包括使用多个涂覆纤维104、214形成容纳壳系统100、200的容纳壳。将理解，容纳壳是硬壁容纳组件100中的复合风扇壳50或风扇壳50和复合外层102，并且在软壁容纳组件200中，容纳壳包括容纳带或容纳层208。

形成容纳壳可包括与用于形成诸如PMC材料的复合材料的步骤相似的步骤。作为一个示例，涂覆纤维104和未涂覆纤维106可用基质材料110浸渍，并且将所得的组合物切成复合材料的层片。形成容纳壳或容纳壳的至少一部分，如在软壁容纳组件中（其中容纳壳可包括若干层并且并非所有层都可由复合材料形成），然后可包括层叠多个复合层片，逐层构建层片叠层。将理解，可通过将复合层片层叠在工具、心轴或其它支承件上来形成层片叠层。然后，层片叠层可经受热处理和/或化学处理以形成容纳壳（或容纳壳的层）。例如，对于PMC硬壁容纳壳，例如在高压釜中在升高的温度和压力下将复合层片叠层压实并固结，并进行致密化和最终固化。用于层片叠层的热和/或化学处理的具体处理技术和参数将取决于用于形成层片的材料的特定组成。举例来说，可使用其它已知的方法或技术来固化复合层片。此外，如本文所述，涂覆纤维104、214可在容纳壳中的一个或多个特定位置处比在容纳壳中的其它位置处以更大的比例或浓度设置。

另外，陶瓷涂覆纤维104、214以及未涂覆纤维106、216（其中容纳壳（或容纳壳的至少一部分，如软壁容纳组件中）由涂覆纤维和未涂覆纤维两者形成）可形成为平衡的二维（2D）织造布的层片，其包括涂覆纤维104、214（或涂覆纤维104、214和未涂覆纤维106、216两者），具有彼此成基本90°角的两个织造方向，如图7中所示，具有涂覆纤维214。在这样的实施例中，基本上相同数量的纤维可在两个织造方向上延伸。在还有其它实施例中，可单独地或与未涂覆纤维106、216结合使用陶瓷涂覆纤维104、214来形成2D、2.5D和/或3D层片或预制件。例如，2D织造织物的切割层可如上所述以交替的织造方向堆叠，或可缠绕或编织丝并与3D织造、缝合或针刺组合以形成具有多轴纤维架构的2.5D或3D预制件。也可使用形成2.5D或3D预制件的其它方式，例如，使用其它织造或编织方法或利用2D织物，以及缝合和形成层片或预制件的其它方式。

对于软壁风扇容纳壳组件200，在形成包含涂覆纤维214的容纳壳的层（诸如容纳带或层208）之后或同时，可形成或制备风扇容纳壳组件200的附加构件。例如，风扇壳50可由金属或复合材料形成，填料层204（例如蜂窝）可由合适的材料制备，并且背板206和盖板210中的各个可例如由诸如PMC或CMC材料之类的复合材料或另一种合适的材料形成或制备。

在形成容纳壳以及风扇容纳壳组件100、200的任何附加构件（如容纳组件200的风扇壳50）之后，风扇容纳壳组件100、200的构件可组装以形成容纳系统100、200。具体而言，如图8中的806处所示，方法800包括围绕风扇叶片40设置容纳壳。例如，对于硬壁容纳组件100，容纳壳，即，复合风扇壳50或风扇壳50和外层102，从风扇叶片40径向地向外地围绕面板51设置，而对于软壁容纳组件200，包括诸如容纳带208的容纳层的容纳壳从风扇叶片40径向地向外设置。

因此，本主题涉及利用涂覆纤维来改善单独纤维的剪切强度，例如，以在风扇叶片飞脱事件中改善叶片的容纳。更具体地，本主题提供了风扇容纳壳组件以及形成这种组件的方法，其利用陶瓷涂覆纤维来改善纤维对切割或剪切的抵抗力，并从而改善叶片或叶片碎片在容纳组件内的容纳。用陶瓷材料涂覆容纳组件的至少一部分中的纤维可提供剪切强度，并降低锋利的碎片或叶片切割主要承载纤维的能力。

在一些实施例中，使用单独涂覆纤维形成层片，并且该层片用于构造容纳组件的容纳壳，如硬壁容纳组件的风扇壳或软壁容纳组件的容纳带或容纳层。各个层片中的涂覆纤维的梯度分数允许优化容纳壳，以最小化发动机重量，同时改善容纳。例如，在形成容纳壳的各个层片或层中的涂覆纤维的体积分数可优化以用于叶片容纳。类似地，涂覆纤维可局部地用于容纳组件的特定区中，以局部地改善容纳并优化涂覆的和未涂覆纤维的比率。例如，容纳壳可径向地梯度化，以优化从容纳壳的内表面或容纳壳的层到容纳壳的外表面或容纳壳的层的涂覆纤维与未涂覆纤维的比率。此外，涂覆纤维可用于大型的开放织造架构，以及任何通常的层片形式，如2D、2.5D和3D织造；编织架构；缝合架构；等等。

此外，本主题使用已经单独涂覆在陶瓷材料中的纤维，其通过减少或消除切割失效模式而允许各个纤维达到其固有的纤维强度。通过将陶瓷结合到各个单独的纤维中，可将纤维的增加剪切能力完全整合到使用涂覆纤维构成的风扇容纳壳组件中，而不用将其降级到单独的非整合材料区。通过涂覆纤维将陶瓷材料完全整合在一起防止了剪切屏障在发生事件时移位，如果陶瓷是分开的，则可能发生移位。更确切地说，陶瓷布的单独层趋向于聚结、成球或变得与主容纳系统分离，从而使剪切屏障低效。此外，单独的剪切屏障会在制造过程中产生额外的步骤；利用陶瓷涂覆纤维允许陶瓷材料在制造期间完全整合，而无需附加步骤。

另外，本主题在不增加成本和重量的情况下减少了切割或剪切失效。例如，对于直径为132英寸（132''）的风扇壳，硬壁和软壁容纳组件的重量可减少约100磅（100lb）。此外，使用较少的材料提供增加的剪切抵抗力，这降低了制造成本。即，风扇壳或其它容纳特征不必具有增加的厚度以增加剪切抵抗力；更确切地说，如上所述，通过涂覆通常用于形成容纳组件的至少一部分纤维，将增加的剪切抵抗力整合到容纳组件设计中。

此外，本主题提供了脱落的叶片在容纳组件内的改进的嵌套，并且提高了预测脱落叶片的嵌套的能力。此外，本主题提供了容纳组件的减小的伸展，这允许包绕软壁壳上的容纳组件的机舱的直径降低或减小。即，通过抵抗切割或剪切，根据本主题的软壁容纳组件在受到叶片或叶片碎片的冲击时不会像已知组件那样伸展那么多，从而降低了容纳组件将接触机舱的可能性并允许机舱直径更小（即，容纳系统和机舱之间的公差更紧）。此外，本主题提供了对风扇入口中的向前行进碎片的改进的耐受性。本领域普通技术人员还可实现本文描述的主题的其它优点。

本发明的其它方面由以下条款的主题提供：

1. 一种燃气涡轮发动机的容纳组件，包括包含多个涂覆纤维的容纳壳，其中各个涂覆纤维包括由陶瓷材料包绕的纤维，使得陶瓷材料涂覆纤维。

2. 任何前述条款的容纳组件，其中容纳壳围绕燃气涡轮发动机的纵向中心线设置。

3. 任何前述条款的容纳组件，还包括多个未涂覆纤维，其中多个涂覆纤维占容纳壳的第一体积分数，并且多个未涂覆纤维占容纳壳的第二体积分数。

4. 任何前述条款的容纳组件，其中第一体积分数大于50％。

5. 任何前述条款的容纳组件，其中第一体积分数大于80%。

6. 任何前述条款的容纳组件，其中第一体积分数在容纳组件内周向地变化。

7. 任何前述条款的容纳组件，其中第一体积分数在容纳组件内轴向地变化。

8. 任何前述条款的容纳组件，其中第一体积分数在容纳组件内径向地变化。

9. 任何前述条款的容纳组件，其中多个涂覆纤维织造成纺织品，编织、缝合或操纵成三维织造物，以形成容纳壳的至少一部分。

10. 任何前述条款的容纳组件，其中陶瓷材料选自碳化钨、氧化铝和二氧化钛构成的集合。

11. 任何前述条款的容纳组件，其中各个纤维是石墨纤维。

12. 任何前述条款的容纳组件，其中多个涂覆纤维注入有树脂基质材料。

13. 任何前述条款的容纳组件，其中各个纤维是芳族聚酰胺纤维。

14. 任何前述条款的容纳组件，其中容纳壳包括环形内罩；从环形内罩径向地向外设置的填料层；从填料层径向地向外设置的环形外罩；以及从环形外罩径向地向外设置的容纳带，其中容纳带包括多个涂覆纤维。

15. 一种燃气涡轮发动机的容纳组件，包括内壳和包含多个涂覆纤维的容纳壳，各个涂覆纤维包括由陶瓷材料包绕的纤维，使得陶瓷材料涂覆纤维，其中容纳壳在容纳壳层的内表面处比在容纳壳内的从内表面径向地向外的位置处包括更大比例的涂覆纤维。

16. 任何前述条款的容纳组件，其中容纳壳内的涂覆纤维的比例从层的内表面到外表面减小。

17. 任何前述条款的容纳组件，其中内壳是燃气涡轮发动机的风扇壳。

18. 任何前述条款的容纳组件，还包括燃气涡轮发动机的风扇的入口，入口在风扇壳的上游，其中入口包括第二多个涂覆纤维。

19. 任何前述条款的容纳组件，其中该层是容纳壳的径向外层，并且其中容纳壳包绕内壳以容纳从内壳向外行进的物体。

20. 一种形成燃气涡轮发动机的容纳组件的方法包括：用陶瓷材料涂覆多个纤维中的各个纤维，使得陶瓷材料包绕多个纤维中的各个纤维以形成多个涂覆纤维；使用多个涂覆纤维形成容纳壳；以及围绕燃气涡轮发动机的多个风扇叶片设置容纳壳。

本书面描述使用了示例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例包括并非不同于权利要求书的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的书面语言无实质差别的等同结构元件，则期望此类其它示例在权利要求书的范围内。

Claims

1.一种燃气涡轮发动机的容纳组件，包括：

包含多个涂覆纤维的容纳壳；

2.根据权利要求1所述的容纳组件，其中，所述容纳壳围绕所述燃气涡轮发动机的纵向中心线设置。

3.根据权利要求1所述的容纳组件，还包括：

多个未涂覆纤维，

4.根据权利要求3所述的容纳组件，其中，所述第一体积分数大于50％。

5.根据权利要求4所述的容纳组件，其中，所述第一体积分数大于80%。

6.根据权利要求3所述的容纳组件，其中，所述第一体积分数在所述容纳组件内周向地变化。

7.根据权利要求3所述的容纳组件，其中，所述第一体积分数在所述容纳组件内轴向地变化。

8.根据权利要求3所述的容纳组件，其中，所述第一体积分数在所述容纳组件内径向地变化。

9.根据权利要求1所述的容纳组件，其中，所述多个涂覆纤维织造成纺织品，编织、缝合或操纵成三维织造物，以形成所述容纳壳的至少一部分。

10.根据权利要求1所述的容纳组件，其中，所述陶瓷材料选自碳化钨、氧化铝和二氧化钛构成的集合。