CN113601916A - 多层编织制品 - Google Patents

Abstract

公开了一种多层编织制品和制造所述多层编织制品的方法。所述多层编织制品包括：编织物，所述编织物沿着第一轴线延伸，其中所述编织物折叠在自身之上以形成第一层和第二层；以及包裹物，所述包裹物安置在所述编织物的所述第一层之上并且围绕所述第一轴线周向延伸，其中所述包裹物限定所述第一层的边缘，所述编织物围绕所述边缘折叠。所述多层编织制品可形成飞机的叶片的一部分。套筒可围绕所述制品的圆锥形部分设置，以将所述制品连接到其他物体，诸如螺旋桨毂，其中所述多层编织制品形成为叶片的一部分。所述套筒可提供主或辅负载路径。

Description

多层编织制品

技术领域

本公开涉及一种多层编织制品和一种制造多层编织制品的方法。多层编织制品可形成飞机发动机的叶片的一部分。叶片可具有连接到套筒的圆锥形部分，其中套筒可用于将叶片连接到毂。

背景技术

纤维复合物(也称为纤维增强复合物(FRC))传统上由被机织、针织或编织成一定形状的高强度纤维制成，并且然后通过树脂将所述形状固定为该构型。与许多金属相比，这些复合材料通常具有非常高的强度重量比。纤维复合物通常具有比许多金属更高的耐腐蚀性。这使得纤维复合物在许多工业都具有吸引力，并且它们特别适合于在车辆制造(诸如，航空航天)中使用的零件。

许多纤维复合物的已知缺点是分层。纤维复合物沿着每个纤维方向可具有非常高的拉伸模量和高断裂强度，但是在横向于纤维方向的方向上可具有非常低的模量和低断裂强度。例如，由在z方向上堆叠的多层平纹机织织物制成的复合物在织物层的经轴(x方向)和纬轴(y方向)上可能具有极大的拉伸强度，但是这些层可通过z方向上的张力相对容易地拉开。

US 7252028公开了一种用于编织具有重型纤维的编织结构的刚性芯的方法和装置。编织结构可由多层编织材料形成。这些多层可通过以下方式形成：使芯在第一方向上穿过编织环，以形成第一编织层，然后使芯的运动方向反向，以在第一编织层的顶部上形成第二编织层。必须在使运动方向反向之前固定第一编织层，否则，当开始编织第二层时，第一编织层将失去张力并开始松开。US 7252028公开了一种用于在第二层开始时固定第一层的装置。编织物在其已经形成初始长度之后会自稳定。为了形成第二层的此初始长度而不使第一层失去张力或松开，在US 7252028中，第一编织层围绕在第一方向上移动通过编织机的芯形成。连接到夹持装置的多部分壳体围绕第一编织层夹持。然后使芯通过编织机的运动方向反向，并且编织物的第二层开始在壳体之上形成。多部分壳体的边缘确定折叠线，在所述折叠线处，编织物的第一层折叠在自身之上并变为第二层。在编织物的第二层已经开始形成并达到自稳定长度之后，在折叠线附近插入临时的销/针以将两个编织层固定在适当位置，同时从编织层之间移除壳体。此后，在进一步编织编织物的第二层时，移除临时的销/针。因此，第二层与第一层是连续的，因为形成第一层的编织纤维在未在纤维中进行任何切断的情况下在第二层中继续。壳体和临时的销在制造期间被移除，并且不形成成品的一部分。因此，第二层在成品中与第一层邻接。

可重复以上过程以在第二层等之上形成编织物的第三层。以此方式，可形成多层编织制品。

EP 3399085公开了一种用于在第二编织层开始时固定编织物的第一层的替代方法。在EP 3399085中，编织物的第一层沿着芯编织。在第一层的最远端部处，一条或多条暗缝线缝入第一层中以将其固定到下方的另一个织物/编织层。编织的方向然后在反向方向上继续。暗缝线在第一层中保持张力，并且它们提供了边缘，编织物围绕所述边缘折叠在自身之上以开始形成第二层。在将第二层编织一定距离之后，第二组暗缝线可缝合到第二层中，从而将第二层缝合到第一层。此时，可再次使编织的方向反向(即，使得其现在在与初始第一层相同的编织方向上继续)，并且第二组暗缝线提供了边缘，编织物围绕所述边缘折叠在自身之上以开始形成第三层。因此，可用此方法将全部由单个编织物形成(即，由单个编织机制成并且未在每个层的端部处切断纤维)的多个层叠置在一起，以形成3D编织制品。

US 6676080 B2公开了一种具有金属外环的飞机叶片，所述金属外环形成叶片的根部部分，以用于将叶片连接到毂。叶片主体的纤维围绕具有大致泪滴形横截面的金属内环的外表面逐渐弯曲，以在叶片的基部处形成张开部分。

发明内容

在第一方面，提供了一种多层编织制品，所述多层编织制品包括：编织物，所述编织物沿着第一轴线延伸，其中所述编织物折叠在自身之上以形成第一层和第二层；以及包裹物，所述包裹物安置在所述编织物之上并且围绕所述第一轴线周向延伸，其中所述包裹物限定所述第一层的边缘，所述编织物围绕所述边缘折叠。

所述包裹物可由围绕所述编织物包裹的一个或多个纤维丝束形成。例如，丝束可以是单向丝束，其中所有丝束围绕编织物包裹，使得一个或多个丝束都处于彼此平行。替代地，包裹物可由围绕编织物包裹的一件织物形成。在任一情况下，织物的丝束或条都不穿透编织物。也就是说，包裹物不穿透编织物。通过围绕周长延伸，包裹物可通过环周张力将编织物的该层夹持在适当的位置。这可在第一层中保持张力。相反，例如，如在EP 3399085中，缝线(例如，暗缝线)必须穿透编织物。

所述包裹物可包括围绕所述第一层周向包裹的一个或多个单向丝束，并且/或者所述包裹物可包括围绕所述第一层周向包裹的织物。丝束可围绕第一层包裹在单个层或多个层中。

包裹物沿着其长度可具有均匀的厚度，或者它可具有可变的厚度。在一个实例中，包裹物在边缘附近更厚，编织物围绕所述边缘折叠。这可允许更好地控制多层制品在沿着其长度的期望位置处的厚度。

所述包裹物可围绕所述编织物的第一层提供环周张力，以沿着所述第一轴线将所述边缘固定在适当位置。当编织方向反向时，这可在编织物的第一层中保持张力。

可在编织过程期间自动施加包裹物，而无需人工干预。切断编织物通常需要人工干预。

编织物可由适用于航空应用的高强度纤维形成。例如，纤维可以是碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺或它们的混合物中的一者或多者。

编织物可以是单轴、双轴、三轴或互锁编织物。在一些非限制性实例中，编织物可以是(0, ±45°)编织物、(±45°)编织物或(20°、30°、70°)编织物。

多层编织制品可通过围绕芯编织而生产，并且芯可任选地形成成品的一部分。在其他实例中，可在形成多层编织制品之后移除芯。多层编织制品的第一层可与围绕其形成编织物的芯直接接触。替代地，一个或多个中间层(例如，编织或织物材料的其他层)可覆加在芯上并且形成多层编织制品的另外的一个或多个部分。

可使用全厚度增强件，所述全厚度增强件在除边缘之外的位置处穿透所述多层编织制品的至少两个编织层，所述编织物围绕所述边缘折叠在自身之上。例如，可使用增强缝线、任选的暗缝线、簇绒或锤击。所述全厚度增强件可被构造来为所述多层编织制品提供抗分层性。

多个编织物可以一个在另一个顶部上来安置，以产生较厚的多层编织制品。

因此，在一个实施方案中，第一层的边缘可以是第一边缘，并且包裹物可以是第一包裹物，其中第一包裹物从第一边缘延伸第一轴向长度。所述多层编织制品还可包括：第二编织物，所述第二编织物位于所述第一编织物的顶部上并且沿着所述第一轴线延伸，其中所述第二编织物折叠在自身之上以形成第一层和第二层。所述制品还可包括：第二包裹物，所述第二包裹物安置在所述第二编织物的所述第一层之上并且围绕所述第二编织物周向延伸；其中所述第二包裹物限定第二边缘，所述第二边缘位于与所述第一边缘相同的轴向位置处，所述第二编织物围绕所述第二边缘折叠。所述第二包裹物可延伸小于所述第一轴向长度的第二轴向长度；并且其中所述第二编织物的所述第一层从所述第二边缘延伸大于所述第一轴向长度的长度，使得所述第一编织物和所述第二编织物形成所述多层编织制品的圆锥形部分。

因此，包裹物在其两个端部之间具有轴向范围。对于每个包裹物，包裹物的一个端部限定边缘，相应编织物围绕所述边缘折叠。因此，将了解，在以上所述的第一包裹物从第一边缘延伸第一轴向长度的情况下，此第一边缘是由包裹物的编织物围绕其折叠的端部限定的边缘。换句话说，第一包裹物从包裹物的编织物围绕其折叠的端部延伸第一轴向长度。类似地，在以上所述的第二包裹物限定第二边缘并且可延伸第二轴向长度的情况下，此第二边缘是由包裹物的第二编织物围绕其折叠的端部限定的边缘。

第一编织物折叠在自身之上，并且因此构成第一层和第二层。第二编织物以与第一编织物相同的方式安置在第一编织物之上并且折叠在自身之上，因此构成第三层和第四层。

插塞可插入到圆锥形部分的中心孔中。

可在所述第一编织物的所述第二层中或在编织物的任何后续层中施加全厚度增强件，以将所述第二层或所述后续层固定到下面的编织物层。全厚度增强的实例可包括缝合、簇绒或锤击中的任一者。

全厚度增强件可形成边缘，编织物围绕所述边缘折叠，以在第二层或后续层的顶部上形成编织物的另外的层。

在另一方面，提供了一种飞机叶片，所述飞机叶片包括：根据上述的任何方面或实施方案所述的前述多层编织制品，其中所述编织物已经用树脂浸渍并固化以制造纤维增强复合物多层编织制品。在第一编织物和第二编织物形成多层编织制品的圆锥形部分的实施方案中，叶片还可包括具有内径的套筒，其中所述套筒围绕纤维增强复合物多层编织制品延伸，并且邻接圆锥形部分。内径可小于圆锥形部分的外径，使得套筒不能沿着纤维增强复合物多层编织制品移动越过圆锥形部分。

在另一方面，提供了一种螺旋桨，所述螺旋桨包括：毂；以及多个飞机叶片，所述多个飞机叶片连接到所述毂，其中每个飞机叶片是根据上述任何实施方案的飞机叶片。在每个飞机叶片包括套筒的实施方案中，每个飞机叶片的套筒可以是金属套筒，所述金属套筒形成所述毂与相应的多层编织制品之间的连接的一部分。套筒抵靠着圆锥形部分的邻接提供了套筒与叶片之间的连接，所述连接不需要螺钉、螺栓或粘合剂来将套筒连接到叶片。粘合剂可任选地用于增强套筒与叶片之间的连接。在一些已知的设计中，形成为叶片的多层编织制品围绕金属漏斗形套筒(tulip)形成，所述金属漏斗形套筒将叶片的编织部分连接到毂。相反，在此方面，将叶片的编织部分连接到毂的金属套筒位于叶片的编织部分的径向外侧。

在另一方面，提供了一种制造多层编织制品的方法，所述方法包括以下步骤：通过沿着芯在第一轴向方向上编织来在所述芯之上编织第一编织层；围绕所述第一编织层周向包裹包裹物以限定所述第一编织层的边缘；以及沿着所述芯在与所述第一方向相反的第二方向上继续所述编织以在所述第一层之上形成第二编织层；其中在所述第二方向上的所述编织期间，所述包裹物在所述第一层中保持张力。

此方面的编织物可与芯直接邻接，或者可存在于此方面的编织物下面形成的中间层，例如，编织物的中间层。编织物的此类中间层也可包括包裹物，或者替代地，可终止(即被切断)，使得它们是单层(即，不折叠在自身之上)。

将了解，第一编织层和第二编织层因此是第一编织物的层。在所述方法中，通过在与第一方向相反的第二方向上继续编织，将了解，在成品中，第一编织物折叠在自身之上，以形成第一编织层和第二编织层。

所述包裹物可以是第一包裹物，其中所述第一层的所述边缘是第一边缘，其中所述第一包裹物沿着所述芯从所述第一边缘延伸第一轴向长度，并且其中所述第一层和所述第二层分别是第一编织物的第一层和第二层。所述方法然后可包括：在所述第一编织物的顶部上在所述第一轴向方向上编织第二编织物的第一层，使得所述第二编织物的所述第一层延伸大于所述第一轴向长度的轴向距离。所述方法还可包括：围绕所述第二编织物的所述第一层周向包裹第二包裹物以限定第二边缘，其中所述第二边缘沿着所述芯处于与所述第一边缘相同的轴向位置处。所述第二包裹物可沿着所述芯延伸第二轴向距离，并且其中所述第二轴向距离小于所述第一轴向距离，并且所述方法还可包括：在所述第二轴向方向上继续所述第二编织物的所述编织以在所述第二编织物的所述第一层之上形成所述第二编织物的第二层；其中在所述第二轴向方向上的所述编织期间，所述第二包裹物在所述第二编织物的所述第一层中保持张力，其中所述第一编织物和所述第二编织物形成所述多层编织制品的圆锥形部分。

所述方法可包括：在所述第一编织物和所述第二编织物的顶部上按顺序编织一个或多个另外的编织物，每个另外的编织物包括：第一层和第二层以及限定所述编织物的第一层的边缘的包裹物；其中所有所述编织物的第一层的所述边缘沿着所述芯处于相同的轴向位置处。每个另外的编织物的所述包裹物可延伸比位于所述另外的编织物下面的所述包裹物中的任一者的所述轴向长度短的轴向长度，使得所述多个编织物形成所述多层编织制品的圆锥形部分。

在另一方面，提供了一种制造螺旋桨叶片的方法，所述方法包括以下步骤：执行如上所述的制造多层编织制品的方法，以便制造具有圆锥形部分和叶片部分的所述多层编织制品。所述方法还按任何次序包括以下步骤：由所述多层编制品形成纤维增强复合物多层编织制品；以及围绕所述多层编织制品放置套筒，以便形成所述螺旋桨叶片，其中所述金属套筒具有圆锥形部分，所述圆锥形部分邻接所述多层编织制品的所述圆锥形部分以使得所述圆锥形部分防止所述金属套筒轴向移动越过所述圆锥形部分。任选地，所述方法可包括：在形成纤维增强复合物的步骤之前或之后，移除所述芯，并且任选地将插塞插入到所述圆锥形部分的孔中。

在编织期间，围绕芯编织所述多层编织制品，所述芯可以是预浸物(用特定合成树脂预浸渍的纤维材料)、晶石泡沫、金属或其他合适的材料。所述芯在建造期间为编织物提供支撑。

在一些应用中，可期望在形成多层编织制品之后移除芯。

在其他应用中，可期望在形成制品之后将芯保持在多层编织制品内；例如，所述芯可为使用多层编织制品制造的成品叶片提供强度。

在编织多层编织制品之后，可期望使其形成为纤维增强复合物多层编织制品。可将热固性树脂注射到多层编织制品中， 然后加热以固化树脂。这是所谓的热固性树脂注射(RTM)。替代地，可用热塑性树脂将形成多层编织制品的纤维粉末化，然后可固化所得制品。用于将给定的机织或编织制品形成为纤维增强复合物制品的各种方法在本领域中是已知的。

附图说明

现在将仅通过举例的方式并参考附图来更详细地描述本公开的某些实施方案，在附图中：

图1示出围绕芯编织的编织物的第一层的横截面；

图2示出施加在编织物的第一层之上的包裹物；

图3示出围绕包裹物编织并且在第一编织层之上往回编织的编织物的第二层；

图4示出在第一编织物之上编织的第二编织物；

图5示出在第二编织物和第一编织物之上编织的第三编织物；

图6A示出由编织层制成的叶片，该叶片在一个端部处具有圆锥形部分；

图6B示出由编织层制成的具有插塞的叶片；

图7示出邻接多层编织制品的圆锥形部分的金属套筒；

图8示出多层编织制品的单个编织物的横截面；

图9示出由单向纤维丝束形成的包裹物的横截面；并且

图10示出由织物形成的包裹物的横截面。

具体实施方式

图1示出在芯12之上形成的编织物11的横截面。编织物11围绕芯12周向延伸。为了简单起见，在图1至图5中，仅示出芯12和编织物11的上半部，并且轴线Z是芯12的中心轴线。

编织物11开始于第一端部14处，并且在(由箭头描绘的)第一方向X上围绕芯12编织，所述第一方向X沿着芯12的轴线定向。编织继续到第二端部16，使得编织物11的第一层10已经围绕芯12进行编织。

如图2所示，包裹物18然后围绕编织物11的第一层10周向包裹。包裹物18从与第二端部16相邻的点(如下所论述的边缘18a，也可被视为包裹物的端部18a)延伸，并且朝向第一端部14延伸长度18d(如下所论述的，延伸到包裹物的端部18b)。包裹物18可由围绕第一层10包裹的一个或多个纤维丝束形成。替代地或另外，包裹物18可包括围绕第一层10包裹的一件织物。用于丝束或用于织物的纤维可与在编织物11中使用的纤维相同或不同。包裹物18可由多于一层的丝束和/或织物形成。包裹物18保留在成品中的适当的位置。

如图3所示，然后使编织方向反向，使得编织物11的编织在由箭头描绘的相反方向Y上继续。包裹物18确保当编织的方向反向时第一层10中的编织张力不会损失。包裹物18的最接近第二端部16的端部形成边缘18a，编织物11围绕所述边缘18a折叠。编织在方向Y上继续，以形成编织物11的第二层22。编织纤维未在第二端部16处切断，而且它们围绕由包裹物18形成的边缘18a是连续的，并且保持连续，直到第二层22的端部24。编织方向的反向可通过使芯12在相反方向上移动通过静态编织机来实现。替代地，编织机可相对于静态芯12在一个方向(X)上并且然后在相反的方向(Y)上移动。

第二层22在第一层的第二端部16与第二层的端部24之间延伸长度26。第二层的长度26大于包裹物18的长度18d。这意指第二层22在包裹物18的相反端部18b之上延伸，此后第二层22直接抵靠着编织物11的第一层10安置。端部24可例如通过暗缝线穿过第二层22并进入第一层10中进行缝合而固定到第一层10。替代地或另外，端部24可通过粘合剂固定到第一层10。实际上，本文公开的编织物的任何两个相邻的层可任选地使用暗缝线或粘合剂固定在一起。暗缝缝合是使用弯针的缝合技术，其使得两个层缝合在一起，即使不能够进入两个层的一侧。在本公开中，第一层的内侧邻接芯12，并且因此芯12防止轻易进入两个层的这一侧，但是这在使用盲缝线连接所述层时不是问题。

为了适当地起作用以限定编织物的边缘，缝线(诸如暗缝线)必须延伸到编织物下面的某种形式的底层中，并且底层必须能够接收缝线。因此，例如，底层必须是织物层或编织物。在本实例中，包裹物被安置在编织物11的第一层10之上，并且这里不需要底层。

编织物端部是传统上在编织复合制品中具有降低的剥离强度和降低的剪切强度的区域。通过在编织物中具有折叠部作为代替来避免具有给定的编织物端部可改进成品的剥离强度和剪切强度。

在包含包裹物18的轴向区域中，从芯12的径向外表面测量的径向方向上的总厚度(第一厚度T1)由第一层10的厚度、包裹物18的厚度和第二层22的厚度确定。在包裹物端部18b与第二层的端部24之间的轴向区域中，厚度(第二厚度T2)由第一层10和第二层22的厚度确定。这小于包含包裹物18的轴向区域的厚度T1，并且因此存在具有圆锥形形状的过渡区域23，在所述过渡区域中，制品的厚度从第一厚度T1改变为第二厚度T2。

在层10、22和包裹物18均具有单位厚度的实例中，包裹物的轴向区域中的厚度为三个单位。在仅具有第一层10和第二层22的轴向区域中，厚度为两个单位。在仅具有第一层的轴向区域中，厚度为一个单位。当然，层10、22和包裹物18不必具有彼此相同的厚度，并且此实例仅用于说明目的。

在图3中，第二层22的端部24被描绘为位于第一层10的顶部上。然而，在另一个实例(未示出)中，第二层22的编织可继续，使得第二层的端部24延伸越过第一端部14，并且之后抵靠着芯12邻接。换句话说，第一端部14与第二端部16之间的距离可大于第二端部16与第二层的端部24之间的距离，或者其可小于所述距离，或者其可等于所述距离。在后者的情况下，端部24沿着芯12处于与第一端部14相同的轴向位置处。

在附图中所示的实例中，编织物11在第二端部处切断。然而，在替代方案(未示出)中，编织物11的第二层22可延伸到端部，并且另一个包裹物(例如，与包裹物18相似)可邻近此端部围绕第二层包裹，并且第三层可以与上述形成第二层相同的方式通过再次使编织方向反向(即，再次在X方向上编织)形成。替代地，可在此位置处使用暗缝线以将第二层22固定到第一层。

在图4中，第二编织物31以与上述第一编织物11几乎相同的方式编织在第一编织物11之上。也就是说，第二编织物31的第一端部34安置成与第一编织物11的第二层22邻接，即安置在其顶部上。然后在第一方向X上沿着第一编织物11的第二层22编织第二编织物31，直到第二编织物31的第二端部36。第二编织物31的第二端部36与第一编织物11的第二端部16类似。第二编织物31的第二端部36和第一编织物11的第二端部16沿着芯位于相同的轴向位置处。第二编织物31的第一层30在第一端部34与第二端部36之间延伸长度40。在所示的实例中，第二编织物的第一层的长度40小于第一编织物11的第二层22的长度26。

暂停第二编织物31的编织，并且围绕第二编织物31包裹第二包裹物38。与第一包裹物18一样，第二包裹物38可由一个或多个纤维丝束形成，或者可由织物形成。第一包裹物18和第二包裹物38可以是相同的(即，两者均由纤维丝束形成或均由织物形成)，或者可以是不同的(例如，一个包裹物由一个或多个丝束形成，而另一个包裹物由织物形成)。

在图4中所示的实例中，第二包裹物38在第一端部38a (与第二编织物31的第二端部36相邻)与相反的端部38b之间延伸轴向长度38d。第二包裹物38的轴向长度38d小于第一包裹物18的轴向长度18d。

然后使第二编织物31的编织方向反向，使得编织在(例如，如图3中的箭头Y所描绘的)相反方向上继续。包裹物38确保当编织的方向反向时第一层30中的编织物张力不会损失。包裹物38的最接近第二端部36的端部形成边缘38a，编织物31围绕边缘38a折叠。编织在方向Y上继续，以形成第二编织物31的第二层42。第二编织物31的纤维未在第二端部36处切断，而且它们围绕由包裹物38形成的边缘38a是连续的，并且保持连续，直到第二层42的第二端部44。第二层42在第一层30的第二端部36与第二层42的第二端部44之间延伸长度46。第二层42的长度46大于第二包裹物38的长度38d。这意指第二层42在第二包裹物38的相反的端部38b之上延伸，此后第二层42直接抵靠着编织物31的第一层30安置。

与第一编织物11类似，在包含第二包裹物38的轴向区域中，第二编织物31的径向方向上的总壁厚由第一层30的厚度、包裹物38的厚度和第二层42的厚度确定。这意指，在此生产阶段，制品在包含第二包裹物38的轴向区域中并且从芯12的表面开始测量的总壁厚由以下项的厚度限定：第一编织物的第一层10、第一包裹物18、第一编织物的第二层22、第二编织物31的第一层30、第二包裹物38和第二编织物31的第二层42。

在第二包裹物端部38b与第二层42的第二端部44之间的轴向区域中，第二编织物31的厚度由第一层30和第二层42的厚度确定。这小于包含第二包裹物38的轴向区域的厚度，并且因此存在具有圆锥形形状的第一过渡区域33，在所述过渡区域中，第二编织物31的厚度从第一厚度改变为第二厚度。

在第二编织物31中，还存在第二过渡区域35，在所述过渡区域中，第一层30和第二层42在第一编织物11的过渡区域23之上延伸。第二编织物31的厚度在此第二过渡区域35处基本上不改变。然而，此时整个制品的壁厚确实减小了。也就是说，在两个过渡区域33、35之间的轴向区域中，从芯12的表面开始测量的整个编织制品的厚度由以下项限定：第一编织物的第一层10、包裹物18、第一编织物的第二层22以及第二编织物31的第一层30和第二层42。

为了用非限制性实例阐明这一点，其中所有编织层10、22、30、42和所有包裹物18、38都具有单位厚度，所述厚度然后以图3所示的取向从左到右为：

在包含第二包裹物的轴向区域中，壁厚为六个单位；

在第二层的两个过渡区域33、35之间的轴向区域中，壁厚为五个单位；

在第二编织物31的第二过渡区域35与第二端部44之间的轴向区域中，壁厚为四个单位；

在第二层的第二端部44与第二编织物31的第一端部34之间的轴向区域中，壁厚为三个单位；

在第二编织物31的第一端部34与第一编织物11的第二端部24之间的轴向区域中，壁厚为两个单位；并且

在第一编织物11的第二层22的第二端部24与第一编织物11的第一端部14之间的轴向区域中，壁厚为一个单位。

从这个非限制性的并且纯粹出于说明目的给出的实例中，可清楚，相互累加的编织物11、31等如何在所示的取向中从左到右在整个壁厚中形成单调减小的厚度。在存在许多覆加的编织物并且每个编织物在径向方向上较薄的限制下，前述轮廓倾向于沿着整个制品的一部分呈圆锥形轮廓。

图5示出第三编织物51，所述第三编织物51已经以与上述编织在第一编织物11之上的第二编织物31相同的方式编织在第二编织物31之上。这样，将省略详细描述，并且仅详细描述一些要点。

在此实例中，在两个过渡区域33、35之间的区域中，第三编织物51的第一层50的第一端部54已经形成在第二编织物31之上。然而，在替代实例(未示出)中，端部54可替代地根据需要形成在不同的位置处，在第二编织物31上或在第一编织物11上或在芯12上。

第三编织物51在第一方向X上编织，并且从第一端部54延伸到第二端部56，在所述第二端部56处，围绕第三编织物51包裹第三包裹物58。与第一包裹物18和第二包裹物38类似，第三包裹物58可以是织物或一个或多个纤维丝束。包裹物的端部形成边缘58a，当编织方向反向时，第三编织物51围绕边缘58a折叠。包裹物58的端部处于与第一包裹物18和第二包裹物38的端部相同的轴向位置处。第三包裹物58远离第一端部54延伸轴向长度58d。第三包裹物的轴向长度58d小于第二包裹物38的轴向长度38d。然后，在相反的方向(Y方向)上从第一层50的第二端部56到第二层的端部64编织第三编织物51的第二层62。在所示的实例中，端部64覆加在第三编织物51的第一层50上。如图5中可见，总壁厚在第二方向(Y方向)上从第二端部56开始单调地减小。

读者将了解，包裹物18、38、58的长度18d、38d、58d可与所描绘的那些不同。在所示的实例中，包裹物在每个后续编织物中从最内编织物到最外编织物单调地变短。然而，任何给定的径向外部包裹物的长度在一些情况下可能大于给定的径向内部包裹物的长度或与给定的径向内部包裹物的长度相同。读者将了解，这增加了以此方式生产的整个多层编织制品的形状的可能的多样性。

类似地，在所示的实例中，后续层的长度在每个后续层中从最内层到最外层单调地变短。然而，任何给定的径向外部层的长度在一些情况下可大于给定的径向内部层的长度或与给定的径向内部层的长度相同。读者将了解，这增加了以此方式生产的整个多层编织制品的形状的可能的多样性。

以上述关于图1至图5描述的方式，可累加多个编织物11、31、51等以形成图6中所描绘的多层编织制品100。与图1至图5不同，图6描绘多层编织制品100的整个横截面。所述制品可包含多于先前描述的三个编织物11、31、51，并且更多个编织物可用于形成制品100的期望的厚度和形状。编织物11、31、51等都可使用本领域已知的技术用聚合物或树脂浸渍，以形成由纤维增强复合物(FRM)制成的多层编织制品100。

可在编织过程之后将树脂或聚合物添加到编织物。替代地或另外，构成一个或多个编织物和/或一个或多个包裹物的丝束可用树脂或聚合物预先涂覆。替代地或另外，构成编织物的一个或多个丝束可以是热塑性塑料，当加热成品时，所述热塑性塑料熔化并围绕另一(非热塑性)丝束流动以提供所需的树脂或聚合物。可单独或组合使用这些技术中的任何一种，以生产纤维增强复合物多层编织制品。

制品100可形成飞机的叶片或螺旋桨的一部分，如图6中部分地例示的。这样，叶片的不在包含包裹物18、38、58等的区域中的主体可形成为气动轮廓。

为了形成叶片，套筒102从制品的第一端部101滑动到制品100上。如下面详细描述的，套筒可提供方便的连接点以将叶片的编织部分连接到另一个部件，诸如毂。套筒102可以是金属的。套筒102具有变化直径的中心开口104。已知将叶片连接到叶片的根部部分处的毂。在本实例中，套筒102可提供叶片的根部部分。

在套筒102的沿着长度L3的第一部分中，中心开口104可具有圆柱形轮廓，所述圆柱形轮廓具有刚好足以配合在制品100的主体之上的恒定的直径D1。在所示的实例中，制品的主体具有指定为T4的壁厚，并且芯12具有指定为T5的厚度，并且因此直径D1等于或略大于T5 + (2 x T4)。可形成过盈配合，使得套筒102沿着长度L3抵靠着制品100挤压。这可在编织制品100与套筒102附接到其的部件(例如毂)之间提供负载路径的至少一部分。

在套筒102的第二部分中，中心开口104的直径沿着长度L2从第一直径D1稳定地增大到更大的第二直径D2。这样，套筒102在第二部分中具有大致圆锥形的内部空间，所述圆锥形空间由套筒102的圆锥形表面106限定。

在未示出的替代方案中，沿着长度L3的第一部分可具有圆锥形轮廓，而不是圆柱形轮廓，其中圆锥形轮廓具有比沿着长度L2延伸的圆锥形表面106低得多的圆锥角。

如上所述，已经叠置编织物11、31、51等，以便在与制品100的第一端部101相反的制品100的第二端部103处形成大致圆锥形部分70。也就是说，圆锥形部分70是制品100的具有迅速增加的壁厚的一部分。圆锥形部分70从其最宽点处开始，从第二端部103朝向第一端部延伸。也就是说，圆锥形部分70朝向制品100的第一端部101指向，即，当制品100是叶片时，朝向叶片尖端指向。在第二端部103处，编织物11、31、51等的总壁厚被指定为T3，并且因此制品100在第二端部处的总直径等于T5 + (2 x T3)。制品100的此总直径可等于套筒的中心开口104的最大直径D2。

圆锥形部分70的外表面由附图标记108指示，并且大体上对应于套筒102的圆锥形表面106。

套筒102沿着制品100滑动，直到套筒102的圆锥形表面106邻接制品100的圆锥形外表面108。由于与圆锥形部分70邻接，套筒102不能在此方向上沿着制品100进一步移动。此邻接可在编织制品100与套筒102附接到其的部件(例如毂)之间提供负载路径的另一个部分。

圆锥形部分70在制品100与套筒102之间提供连接(的部分)，所述连接可抵抗从第二端部103朝向第一端部101定向的大量轴向力。因此，例如，当制品100是叶片并且套筒为金属时，圆锥形部分70在叶片的FRC与金属套筒102之间提供牢固连接。金属套筒102可用于将叶片连接到毂，并且套筒102可在其径向外部表面上(即远离制品100)具有孔或其他复杂的几何形状，从而允许其连接到毂。螺旋桨可具有根据本公开制成的若干叶片100，每个叶片具有金属套筒102以在制品100的翼面形部分与螺旋桨的毂之间提供连接。

多层编织制品(叶片)与金属套筒之间的连接是飞机中的安全关键连接。飞行期间的翼面分离可导致飞机损失和生命损失。过荷和弯矩由叶片的翼面部分生成，并传输到套筒，所述套筒在使用时可形成为在其外径上具有滚珠轴承或滚柱轴承座圈。这些轴承可作为唯一的负载传输路径将负载传输到螺旋桨的毂。

圆锥形部分70作用来以可对非常高的过荷作出反应的方式将多层编织制品锁定到套筒。圆锥形部分的编织纤维在此连接中提供良好的强度，因为它们未中断，即未切断，而是围绕包裹物18、38等包裹。这样，过荷通过张力负载/压力沿着编织纤维传输，而不是通过纤维层之间的层间剪切传输。

圆锥形部分70和叶片邻接套筒102的相邻区域的形状和大小可被设定用于套筒102的对应设计。这可确保叶片与套筒102之间的牢固连接。

在图6B所示的实例中，芯12已经被移除，并且插塞80被压入圆锥形部分70的先前被芯12占据的孔中。这可在多层编织制品100与套筒102之间提供另外的正互锁。插塞80可帮助防止例如已经移除芯12的叶片中的圆锥形部分70在负载下塌陷。插塞80还可在套筒102的圆锥形表面106与插塞80之间挤压圆锥形部分70。插塞80可以是如图6B所示的梯形，但是可设想其他形状。梯形形状可协助将插塞80插入孔中。插塞80的存在可增加圆锥形部分70的圆锥角。套筒102可具有圆锥形表面106，所述圆锥形表面106的圆锥角与圆锥形部分70在已经插入插塞80之后的圆锥角匹配。

插塞80可例如由金属或复合材料制成。在一些布置中，诸如在套筒102与多层编织制品100之间不存在粘结(例如，粘合剂)的那些布置中，主负载路径可通过圆锥形部分与套筒的圆锥形表面106之间的机械锁定而提供。

在多层编织制品粘结到套筒102的其他布置中，圆锥形部分70可提供辅(或‘故障安全’)负载路径。在此布置中，只要套筒102与叶片之间的粘结接合部是健康的，圆锥形部分70就不会传输显著量的负载。在粘结接合部故障的情况下，圆锥形部分70将作用来对负载作出反应并防止叶片损失。

在一些布置中，在粘结接合部故障的情况下，由于来自叶片的翼面部分的扭矩，叶片可在套筒中旋转。此桨距角的变化并不像翼面损失一样不安全。另外，此旋转可以由叶片桨距改变产生的空气不平衡的形式提供故障指示。

图7示出圆锥形部分70的较窄端部的一些另外的细节。在此图中，描绘套筒的替代设计，即套筒102’。包裹物18’与关于图1至图5描述的包裹物18类似。在图1至图5中，示意性地描绘包裹物18，所述包裹物18沿着其轴向长度具有恒定的横截面厚度。在图7所示的包裹物18’中，包裹物沿着其轴向长度具有非恒定的厚度。与图1至图5的包裹物18相比，此包裹物18’随着第二层22从邻接包裹物18’转为邻接第一层10而提供更为平缓的厚度变化。也就是说，与图1至图5中所描绘的恒定厚度包裹物18相比，包裹物18’使过渡区域23变平滑。

在一个实例中，通过在边缘18a附近提供多层丝束并减少朝向相反的端部18b的丝束的层数，可提供包裹物18’的可变厚度。替代地，通过将织物折叠在自身之上，以使得包裹物18’的一些轴向长度是双层的(或更多层的)而一些轴向长度是单层的，可提供包裹物18’的可变厚度。图8描绘在第一层10与第二层22之间具有可变厚度的包裹物18’的第一编织物11。

图9和图10描绘可能够在本文描述的任何其他实施方案中使用的两种不同类型的包裹物的横截面。图9描绘两层单向丝束200。丝束之间的区域204可能易受裂纹萌生的影响。图10描绘机织织物，所述机织织物包括与垂直于第一丝束300延伸的丝束301交织的丝束300。

圆锥形区段70的圆锥角可通过选择包裹物18、38、58等的轴向长度并通过选择其厚度来确定。因此，根据给定应用的要求，可使用多种多样的圆锥角。

尽管已经参考实施方案示出和描述了本公开的设备和方法，但是本领域技术人员将容易了解，在不脱离权利要求所限定的本公开的范围的情况下，可对其进行改变和/或修改。

附图标记列表

10 第一编织物的第一层

11 第一编织物

12 芯

14 第一编织物的第一端部

16 第一编织物的第二端部

X 第一编织方向

Z 芯的中心轴线

18 第一包裹物

18’ 可变厚度包裹物

18a 由第一包裹物形成的边缘，第一编织物围绕该边缘折叠

18b 第一包裹物的相反的端部

18d 第一包裹物的长度

22 第一编织物的第二层

23 过渡区域

24 第一编织物的第二层的端部

26 第一编织物的第二层的长度

Y 第二编织方向，与第一方向相反

T1 第一编织物在包裹物的区域中的厚度

T2 第一编织物的远离第一包裹物的厚度

30 第二编织物的第一层

31 第二编织物

33 第二层的第一过渡区域

34 第二编织物的第一层的第一端部

35 第二层的第二过渡区域

36 第二编织物的第一层的端部

38 第二包裹物

38a 由第二包裹物的端部形成的边缘，第二编织物围绕该边缘折叠

38b 第二包裹物的相反的端部

38d 第二包裹物的长度

40 第二编织物的第一层的长度

42 第二编织物的第二层

44 第二编织物的第二层的第二端部

46 第二编织物的第二层的长度

50 第三编织物的第一层

51 第三编织物

54 第三编织物的第一层的第一端部

56 第三编织物的第一层的第二端部

58 第三包裹物

58a 由第三包裹物形成的边缘，第三编织物围绕该边缘折叠

58b 第三包裹物的相反的端部

58d 第三包裹物的长度

62 第三编织物的第二层

64 第三编织物的第二层的端部

70 多层编织制品100的圆锥形部分

80 插塞

100 多层编织制品

101 多层编织制品的第一端部

102 (金属)套筒

103 多层编织制品的第二端部

104 套筒102的中心孔

L1 多层编织制品100的圆锥形部分的长度

L2 中心孔104的圆锥形部分的长度

L3 中心孔104的圆柱形部分的长度

D1 中心孔104的圆柱形部分的直径

D2 中心孔的圆锥形部分的最宽直径

T3 多层编织制品100的圆锥形部分的最宽部分的厚度(壁厚)

T4 多层编织制品100的主体的厚度(壁厚)

T5 芯12的厚度

200 包裹物的单向丝束

204 裂纹扩展位点的位置

300 机织织物中的形成包裹物的丝束

301 机织织物中的形成包裹物的垂直丝束

Claims (15)

1. 一种多层编织制品，其包括：

编织物，所述编织物沿着第一轴线延伸，其中所述编织物折叠在自身之上以形成第一层和第二层；以及

包裹物，所述包裹物安置在所述编织物的所述第一层之上并且围绕所述第一轴线周向延伸，

其中所述包裹物限定所述第一层的边缘，所述编织物围绕所述边缘折叠。

2.根据权利要求1所述的多层编织制品，其中所述包裹物包括围绕所述第一层周向包裹的一个或多个单向丝束，并且/或者其中所述包裹物包括围绕所述第一层周向包裹的织物。

3.根据任一前述权利要求所述的多层编织制品，其中所述包裹物围绕所述编织物的第一层提供环周张力，以沿着所述第一轴线将所述边缘固定在适当位置。

4.根据任一前述权利要求所述的多层编织制品，其中所述编织物由适用于航空应用的高强度纤维形成，任选地其中所述纤维是碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺或它们的混合物中的一者或多者。

5.根据任一前述权利要求所述的多层编织制品，其中所述编织物是单轴编织物、双轴编织物、三轴编织物或互锁编织物。

6. 根据任一前述权利要求所述的多层编织制品，其中所述边缘是第一边缘并且所述包裹物是第一包裹物，其中所述第一包裹物从所述第一边缘延伸第一轴向长度，所述多层编织制品还包括：

第二编织物，所述第二编织物位于所述第一编织物的顶部上并且沿着所述第一轴线延伸，其中所述第二编织物折叠在自身之上以形成第一层和第二层；以及

第二包裹物，所述第二包裹物安置在所述第二编织物的所述第一层之上并且围绕所述第二编织物周向延伸；

其中所述第二包裹物限定第二边缘，所述第二边缘位于与所述第一边缘相同的轴向位置处，所述第二编织物围绕所述第二边缘折叠；

其中所述第二包裹物延伸小于所述第一轴向长度的第二轴向长度；并且

其中所述第二编织物的所述第一层从所述第二边缘延伸大于所述第一轴向长度的长度，

使得所述第一编织物和所述第二编织物形成所述多层编织制品的圆锥形部分。

7. 根据权利要求6所述的多层编织制品，其还包括：插塞，所述插塞插入到所述圆锥形部分的中心孔中。

8.根据任一前述权利要求所述的多层编织制品，其还包括

全厚度增强件，所述全厚度增强件在除边缘之外的位置处穿透所述多层编织制品的编织物的至少两层，所述编织物围绕所述边缘折叠在自身之上；

其中所述全厚度增强件被构造来为所述多层编织制品提供抗分层性。

9.根据任一前述权利要求所述的多层编织制品，其中在所述第一编织物的所述第二层中或在编织物的任何后续层中施加暗缝线，以将所述第二层或所述后续层固定到下面的编织物层。

10. 一种飞机叶片，其包括：

如权利要求6或7所述的多层编织制品，其中所述编织物已经形成为纤维增强复合物多层编织制品，以及

套筒，所述套筒具有内径，其中所述套筒围绕所述纤维增强复合物多层编织制品延伸并且邻接所述圆锥形部分，其中所述内径小于所述圆锥形部分的外径，使得所述套筒不能沿着所述纤维增强复合物多层编织制品移动越过所述圆锥形部分。

11. 一种螺旋桨，其包括：

毂；以及

多个飞机叶片，所述多个飞机叶片连接到所述毂，其中每个飞机叶片是根据权利要求10所述的飞机叶片；并且

其中每个飞机叶片的所述套筒是金属套筒，所述金属套筒形成所述毂与相应的所述多层编织制品之间的连接的一部分。

12.一种制造多层编织制品的方法，所述方法包括以下步骤：

通过沿着芯在第一轴向方向上编织来在所述芯之上编织第一编织层；

围绕所述第一编织层周向包裹包裹物以限定所述第一编织层的边缘；以及

沿着所述芯在与所述第一方向相反的第二方向上继续所述编织以在所述第一层之上形成第二编织层；

其中在所述第二方向上的所述编织期间，所述包裹物在所述第一层中保持张力。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述包裹物是第一包裹物，其中所述第一层的所述边缘是第一边缘，其中所述第一包裹物沿着所述芯从所述第一边缘延伸第一轴向长度，并且其中所述第一层和所述第二层分别是第一编织物的第一层和第二层，所述方法包括：

在所述第一编织物的顶部上在所述第一轴向方向上编织第二编织物的第一层，使得所述第二编织物的所述第一层延伸大于所述第一轴向长度的轴向距离；

围绕所述第二编织物的所述第一层周向包裹第二包裹物以限定第二边缘，其中所述第二边缘沿着所述芯处于与所述第一边缘相同的轴向位置处；

其中所述第二包裹物沿着所述芯延伸第二轴向距离，其中所述第二轴向距离小于所述第一轴向距离；以及

在所述第二轴向方向上继续所述第二编织物的所述编织以在所述第二编织物的所述第一层之上形成所述第二编织物的第二层；

其中在所述第二轴向方向上的所述编织期间，所述第二包裹物在所述第二编织物的所述第一层中保持张力，

其中所述第一编织物和所述第二编织物形成所述多层编织制品的圆锥形部分。

14.如权利要求13所述的方法，其包括：

在所述第一编织物和所述第二编织物的顶部上按顺序编织一个或多个另外的编织物，每个另外的编织物包括：第一层和第二层以及限定所述编织物的第一层的边缘的包裹物；

其中所有所述编织物的第一层的所述边缘沿着所述芯处于相同的轴向位置处，并且其中每个另外的编织物的所述包裹物延伸比位于所述另外的编织物下面的所述包裹物中的任一者的所述轴向长度短的轴向长度，使得所述多个编织物形成所述多层编织制品的圆锥形部分。

15.一种制造螺旋桨叶片的方法，所述方法包括以下步骤：

执行如权利要求13或14所述的方法，以制造具有圆锥形部分和叶片部分的所述多层编织制品；并且然后，按任何次序执行以下步骤：

任选地移除所述芯，并且任选地将插塞插入所述圆锥形部分的孔中；

由所述多层编制品形成纤维增强复合物多层编织制品；以及

围绕所述多层编织制品放置套筒，以便形成所述螺旋桨叶片，其中所述金属套筒具有圆锥形部分，所述圆锥形部分邻接所述多层编织制品的所述圆锥形部分以使得所述圆锥形部分防止所述金属套筒轴向移动越过所述圆锥形部分。

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