CN115210137A - 包括复合材料结构的叶片及相关的制造方法 - Google Patents

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薇薇安·米卡尔·考提尔
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Abstract

本发明涉及一种叶片(7)，该叶片包括：‑复合材料结构(17)；‑叶片根部紧固部分(9)，该叶片根部紧固部分还包括肩部(10)，该肩部从壁延伸到凹部中；‑基座(18)，该基座布置在凹部中，并且包括：支撑构件，该支撑构件配置成紧靠叶片根部紧固部分(9)的肩部(10)；以及通道(39)，该通道形成在支撑构件中，复合材料结构的叶片根部部分(22)的部段(23)延伸穿过通道(39)；以及‑锁紧部件(19)，该锁紧部件布置在凹部中，并位于叶片根部部分(22)的两个部段(23)之间，使得叶片根部部分(23)的每个部段由锁紧部件(19)压靠在支撑构件上。

Description

包括复合材料结构的叶片及相关的制造方法
技术领域
本发明涉及一种包括复合材料结构的叶片。
更具体地，但不排他地，本发明涉及一种叶片，该叶片旨在用于飞行器发动机(诸如为，开放式转子型发动机，其风扇为无涵道的，并且具有两个旋转螺旋桨；或者是无涵道转子型发动机，其具有可移动叶片组和固定叶片组的无涵道单风扇(Unducted SingleFan，USF)；或者是具有单个螺旋桨架构的涡轮螺旋桨)或风力涡轮转子。
背景技术
无涵道风扇发动机的好处在于，风扇的直径不受整流罩的存在的限制，因此可以设计具有高涵道比的发动机，从而降低燃料消耗。
因此，在这种类型的发动机中，风扇的叶片可以具有很大的跨度。
此外，这些发动机通常包括用于调整叶片节距角的机构，以便使由风扇产生的推力适应不同的飞行阶段。
然而，这种叶片的设计需要考虑到对抗性应力。
一方面，这些叶片的尺寸必须使得能够有最佳的空气动力学性能(使效率最大化和提供推力，同时使损耗最小化)。风扇的空气动力学性能的提高趋向于涵道比(BPR)的增加，其表现为外直径的增加，从而增加了这些叶片的跨度。
另一方面，也有必要保证抵抗机械应力，该机械应力可以施加在这些叶片上，同时也限制叶片的声学特征。
此外，在无涵道风扇涡轮机械架构上，发动机的起动通常以非常开放的节距角进行。具体地，非常开放的节距角用于经由转矩消耗功率，这确保了机器的安全，同时保证低风扇额定功率。
然而，在非常开放的节距角下，叶片经受了完全分离的湍流空气动力流动，这产生了宽带振动激励。特别地，在具有宽弦和大跨度的叶片上，尽管发动机额定功率不是最大值，但弯曲力很强。
在正常运转下，在地面阶段和飞行阶段，节距是变化的(节距角是比较狭窄的)。因此，空气动力流动是完美的声音(重新附接到空气动力学轮廓上)。宽带应力消失，旋转额定功率更高，弯曲力得到控制。
目前，这些叶片通常由金属材料制成。虽然金属材料叶片具有良好的机械强度，但金属材料叶片确实具有质量相对较高的缺点。
为了减小这种质量，希望能够用复合材料制造这些叶片。然而，这些叶片所受到的强烈的空气动力将有可能损坏叶片和/或在这些叶片和风扇转子的毂部之间的界面区域中的毂部。由于1N、2N和3N发动机指令的振动水平，当叶片由销接紧固件连接到毂部时，这个问题尤其突出。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种包括复合材料的叶片，该叶片适合于与可变节距机构一起使用并且在开放式转子型的环境中使用，同时能够在有限体积和最小质量的限制下抵抗强烈的空气动力。
为此，根据本发明的第一方面，提供了一种叶片，该叶片包括：
-复合材料结构，该复合材料结构包括通过三维编织获得的纤维增强体和嵌入该纤维增强体的基质，该复合材料结构包括具有空气动力学轮廓的叶片部件和叶片根部部件，该叶片根部部件包括两个部分，每个部分连接到叶片部件；
-叶片根部紧固部件，该叶片根部紧固部件包括划定出腔体的壁和在该壁中形成的开口，复合材料结构延伸穿过该开口，使得叶片部件位于紧固部件的外部，并使叶片根部部件位于腔体的内部，叶片根部紧固部件还包括肩部，该肩部从壁延伸到腔体中；
-布置在腔体中的基座，该基座包括：支撑件，该支撑件配置成紧靠叶片根部紧固部件的肩部；以及通道，该通道形成在支撑件中，复合材料结构的叶片根部部件的部分延伸穿过该通道；以及
-锁紧部件，该锁紧部件布置在腔体中，并位于叶片根部部件的两个部分之间，使得叶片根部部件的每个部分随后由锁紧部件压靠在支撑件上。
以下是根据第一方面的叶片的某些优选但非限制性的特征，这些特征被单独或组合使用：
-叶片还包括膨胀泡沫，膨胀泡沫布置在腔体中，并位于基座和开口之间。
-叶片根部部件的每个部分的端部折叠在锁紧部件的下方或抵靠基座的下部面放置。
-叶片还包括盖体，该盖体贴靠在叶片根部部件的部分的端部上，并且配置成附接到紧固部件，以便锁紧所述部分和锁紧部件。
-纤维增强体，该纤维增强体包括叶片纤维增强体部分和两个叶片根部纤维增强体部分，并且其中，叶片根部纤维增强体部分各自与叶片纤维增强体部分连续编织，两个叶片根部纤维增强体部分由在纤维增强体的三维编织过程中获得的松开区域分开。
-划定出通道的支撑件的侧面是倾斜的，使得通道沿紧固部件的第二开口的方向分开，第二开口位于叶片根部部件的下方，相对于开口在与紧固部件相对的一侧上。
根据第二方面，本发明提供了一种用于制造根据上述第一方面的叶片的方法，该方法基于通过三维编织获得的纤维增强体，该纤维增强体包括叶片纤维增强体部分和两个叶片根部纤维增强体部分，该方法包括以下步骤：
S2：产生叶片根部紧固部件，以便形成腔体和肩部；
S3：将基座放置在紧固部件中并抵靠肩部；
S4：将纤维增强体穿过开口放置在叶片根部紧固部件中，使得叶片纤维增强体部分位于紧固部件的外部，两个叶片根部纤维增强体部分位于腔体的内部；
S5：将锁紧部件插入到腔体中，并位于两个叶片根部增强体部分之间，使得叶片根部部件的每个部分然后由锁紧部件压靠在支撑件上；
S9：将纤维增强体、紧固部件、基座和锁紧部件放置在模具中；
S10：将塑料注入到模具中，以形成复合材料结构，该复合材料结构包括纤维增强体和嵌入纤维增强体的基质。
以下是根据第二方面的方法的某些优选但非限制性的特征，这些特征被单独或组合使用：
-该方法还包括，在注入塑料的步骤S10之前，将膨胀泡沫注入到腔体中的、在肩部和开口之间的位置的步骤S7。
-该方法还包括，在插入锁紧部件的步骤S5之后的步骤S6，该步骤S6为将叶片根部纤维增强体部分的端部定位在锁紧部件的下方或抵靠基座的下部面，并且将盖体附接在所述端部上，以保持锁紧部件支承抵靠在两个叶片根部纤维增强体部分上。
根据第三方面，本发明提供了一种燃气涡轮发动机，该燃气涡轮发动机包括风扇，该风扇包括毂部和叶片，该叶片从毂部径向地延伸，该叶片是根据第一方面的叶片，每个叶片相对于毂部围绕相应的枢转轴线可旋转地安装，该发动机还包括致动机构，该致动机构适合于被控制以使叶片围绕其枢转轴线旋转，以调整叶片的节距角。
根据第四方面，本发明提供了一种飞行器，该飞行器包括根据第三方面的燃气涡轮。
附图说明
本发明的其它特征、目的和优点通过下文中的说明将变得明显，所述说明是纯说明性和非限制性的并且必须参照附图阅读，其中：
图1示意性地示出了包括无涵道风扇的发动机的示例；
图2示意性地示出了风扇叶片和致动机构，该致动机构使得能够调整风扇叶片的节距角；
图3A示意性地示出了根据本发明的第一实施例的风扇叶片；
图3B示意性地示出了根据本发明的第二实施例的风扇叶片；
图3C示意性地示出了根据本发明的第三实施例的风扇叶片；
图4示意性地示出了形成叶片的一部分的复合材料结构；
图5至图8示意性地示出了根据本发明的实施例的、制造用于叶片的纤维增强体的示例性实施例的方法的步骤；
图9是根据本发明的实施例的方法的步骤的流程图。
在所有附图中，类似的项目具有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中，所示的发动机1是开放式转子(Open Rotor)型发动机，处于当前称为“推进器”配置的配置中(即，无涵道风扇放置在电力发电机后面，空气入口位于侧面，在图1中的右侧)。
发动机包括用于附接到飞行器机身的短舱2和无涵道风扇3。风扇3包括两个反向旋转风扇转子4和5。换言之，当发动机1运转时，转子4和转子5相对于短舱2围绕一个并且相同的旋转轴线X(该旋转轴线与发动机的主轴线重合)沿相反的方向旋转驱动。
在图1所示的示例中，发动机1是具有反向旋转风扇转子的“推进器(pusher)”配置的开放式转子型发动机。然而，本发明不限于该配置。本发明也适用于“拉出器(puller)”配置(即，风扇放置在电力发电机的上游，空气入口位于两个风扇转子的前面、之间或靠近后面)的开放式转子型发动机。
此外，本发明也适用于具有不同架构的发动机，诸如包括风扇转子和风扇定子的架构(该风扇转子包括可移动叶片，该风扇定子包括固定叶片)，或包括单个风扇转子的架构。
本发明适用于涡轮螺旋桨型(包括单个风扇转子)的架构。
在图1中，每个风扇转子4、5包括相对于短舱2可旋转地安装的毂部6和附接到毂部6的多个叶片7。叶片7相对于毂部的旋转轴线大致径向地延伸。
如图2所示，风扇3还包括致动机构8，该致动机构使得能够共同地调整转子叶片的节距角，以便使发动机的性能适应飞行的不同阶段。为此，每个叶片7包括布置在叶片根部的紧固部件9。紧固部件9相对于毂部6围绕枢转轴线Y可旋转地安装。更准确地，紧固部件9通过滚珠11或其他滚动元件可旋转地安装在壳体10的内部，壳体成形在毂部6中。
致动机构8包括致动器13，该致动器包括附接到毂部6的主体12和适合于相对于主体12平移驱动的杆14。致动机构8还包括：环形滑块15，该环形滑块固定安装在杆14上；以及销16，该销固定安装在紧固部件9上。销16适合于在滑块15中滑动并且相对于滑块15旋转，以这种方式将杆14的平移运动转换为紧固部件9的旋转运动，并且因此转换为叶片7相对于毂部6围绕其枢转轴线Y的旋转运动。
风扇叶片7(图2)包括复合材料结构17(图4)、叶片7的根部的紧固部件、保持基座18和锁紧部件19。
复合材料结构17包括通过三维编织获得的纤维增强体33和嵌入纤维增强体33的基质34。
纤维增强体可以在纤维预制件的基础上形成，该纤维预制件由单个部件制成，该单个部件通过三维编织或具有可变厚度的多层编织获得。特别地，纤维增强体可以包括由碳、玻璃、芳族聚酰胺和/或陶瓷制成的纤维。同时，基质通常是聚合物基质，例如环氧树脂、双马来酰亚胺或聚酰亚胺，或碳基质。然后，通过树脂传递模塑(Resin Transfer Molding，RTM)或真空树脂传递模塑(Vacuum Resin Transfer Molding，VARTM)型的真空树脂注入工艺模制形成叶片7。
纤维增强体以如下的方式编织，即：纤维增强体33包括经线，该经线在具有空气动力学轮廓21的叶片部件的内部和叶片根部部件22的内部连续延伸。
基质34由塑料制成，例如环氧型树脂，该基质覆盖纤维增强体33的线。
复合材料结构17包括具有空气动力学轮廓的叶片部件21和叶片根部部件22。当发动机运转时，具有空气动力学轮廓的叶片部件21适合于放置在空气流中以产生升力。叶片根部部件22旨在使得复合材料结构17能够附接到紧固部件9。
叶片根部部件22包括两个部分23，该两个部分在联接区域24的水平上连续连接到叶片部件21。在实施例中，每个部分23具有厚度，该厚度沿着部分23在远离具有空气动力学轮廓的叶片部件21的方向上增加。
紧固部件9由金属形成，例如由马氏体钢制成。紧固部件9包括具有外表面的壁，该外表面具有旋转形状。外表面具有两个圆形槽27，该圆形槽适合于形成用于滚珠或其他滚动元件的滚动轨道。
紧固部件9的壁划定出腔体，该腔体配置成容纳复合材料结构17的叶片根部部件22。该壁示出了一般矩形形状的第一开口29，复合材料结构17延伸穿过该第一开口，使得叶片部件21位于紧固部件9的外部。紧固部件9还具有第二开口30，该第二开口比第一开口29宽，并且位于叶片根部部件22的下方，相对于第一开口在与紧固部件9相对的一侧上。在适用的情况下，该第二开口30可以是圆形的。
紧固部件9还包括从壁延伸到腔体中的肩部10。肩部10沿着壁的内周连续或不连续地延伸。
保持基座18和锁紧部件19也布置在腔体的内部。
基座18包括：支撑件，该支撑件配置成紧靠紧固部件9的肩部10；以及通道39，该通道形成在支撑件中，支撑件适合于接纳复合材料结构的叶片根部部件22的部分23。在实施例中，基座18是衬套，该衬套的外周对应于紧固部件9的内周，使得当衬套支承在肩部10上时，衬套的外周与叶片根部紧固部件9的内周接触。
基座18由金属制成，例如由马氏体钢、铝或钛制成。
锁紧部件19放置在叶片根部部件22的两个部分23之间，以便保持叶片根部部件22的两个部分23彼此分离。锁紧部件19紧靠叶片根部部件22的联接区域24，使得叶片根部部件22的每个部分23随后由锁紧部件19压靠在支撑件上。
因此，当叶片根部部件22放置在叶片紧固部件9中时，部分23在支撑件的侧面和锁紧部件19之间被紧固。因此，叶片根部部件22的两个部分23由锁紧部件19彼此分开，并且压靠在侧面上，以经由开口29阻止腔体的叶片根部部件22的退出。
为了加强紧固，划定出通道39的支撑件的侧面可以倾斜，即通道39从支撑件的上部面38a(对应于适合于紧靠肩部10的支撑件的面38a)沿下部面38b(与上部面38a相对)的方向分开。侧面可以大致是平的。
有利地，使用基座18和锁紧部件19锁紧叶片根部部件22的部分23使得可以受益于匕首型紧固(在毂部中径向安装)的优点，同时经由销接紧固件的特定支撑表面(支撑件的侧面)维持离心力的吸收。
在适用的情况下，在下部面38b和侧面之间的联接可以是斜切的或钝化的，以避免对复合材料结构17的任何损伤。
锁紧部件可以具有适合于使得能够将部分23紧固在支撑件的侧面上的任何形状。例如，如图3A和图3C所示，锁紧部件可以具有棱柱形状，棱柱形状的顶角使得当锁紧部件19放置在紧固部件9中时，棱柱的面大致平行于侧面。在变型中，如图3B所示，锁紧部件可以具有大致圆柱形的旋转形状。
风扇叶片7还包括适合于附接到紧固部件9的盖体31，以便在锁紧部件19上施加力，该力倾向于将锁紧部件19压在叶片根部部分23上，并且将锁紧部件和叶片根部部分压在支撑件上。当盖体31附接到紧固部件9时，盖体关闭第二开口30。因此，当第二开口是圆形的时，特别地，盖体可以通过螺栓连接附接到紧固部件9上。
至少一个通孔32也形成在盖体中，以使得基质的注入能够覆盖复合材料结构17的纤维增强体。
优选地，盖体31由金属制成，例如马氏体钢、铝或钛。
在第一实施例中，叶片根部部件22的每个部分23的端部23a折叠在锁紧部件19的下方。因此，锁紧部件19容纳在部分23中，并且不与盖体31直接接触。因此，盖体31到紧固部件9的附接具有将部分23的端部23a压在锁紧部件19上的效果。
在第二实施例中，叶片根部部件22的每个部分23的端部23a向外折叠，以便沿紧固部件9的壁的方向延伸到支撑件的下部面38b的下方。然后，锁紧部件19与盖体31接触，同时部分23被夹紧在盖体31和基座18的支撑件之间。
无论何种实施例，叶片根部部件22的部分23被盖体31锁紧在适当位置。因此，在紧固部件9中的部分23不能运动，一方面是由于部分23被盖体31锁紧，另一方面是由于部分23被锁紧部件19压靠在基座18的支撑件上。
此外，膨胀泡沫40被注入紧固部件9的腔体中，并位于第一开口29和基座18之间，以确保在注入过程中复合材料结构17的定位以及吸收施加在叶片7上的横向力。因此，泡沫40使得可以填充腔体的上部，并且使叶片根部部件22变硬，该叶片根部部件沿具有空气动力学轮廓的叶片部件21的方向从联接区域24延伸，而不会对叶片7的质量产生太大的影响。特别地，膨胀泡沫40的注入参与防止在紧固部件9中叶片根部部件22的任何运动，从而抑制了摩擦，并且因此抑制了由振动疲劳引起的过早损伤，该振动疲劳经常在销接紧固件上的开放转子中观察到。
特别地，泡沫40可以属于以下族中的至少一个：聚氨酯泡沫、酚醛泡沫、聚苯乙烯泡沫。
叶片7还包括放置在第一开口29中的密封件20，该密封件在复合材料结构17和围绕复合材料结构17的第一开口29的边缘之间。密封件20使得可以填充在复合材料结构17和紧固部件9之间的剩余间隙。
特别地，密封件可以包括弹性体，例如室温硫化(Room TemperatureVulcanizing，RTV)硅弹性体。
图5至图9示出了根据本发明的可能实施例的用于制造风扇叶片7的方法S的步骤。
根据第一步骤S1(图5)，通过在提花型织机上三维编织来产生纤维增强体33。在编织过程中，经线束C(或经股)被布置成多层，每层几百根线。纬线(T)(或纬股)以这种方式与经线C交织，以将经线C的不同层彼此连接。
在示出的示例中，三维编织是一种“互锁”编织。术语“互锁”指的是如下的编织，其中每层纬线将几层经线连接起来，同一纬线柱的所有线在编织平面中具有相同的运动。
可以使用其他已知类型的三维编织，特别是在文献WO2006/136755中描述的那些三维编织。
如图6所示，编织未加工的(或预制件)纤维增强体33的步骤依次包括：编织临时纤维增强体部分26(将在之后的制造过程中被丢弃)，编织用于形成部分23的两个叶片根部纤维增强体部分35，然后编织用于形成叶片根部22的其余部分的叶片纤维增强体部分36。
临时纤维增强体部分26通过将产生纤维增强体33所需的所有经线C交织来编织。一旦纬线柱达到预定宽度l，在两个连续的经线层C之间开始有断开部D。接下来，两个叶片根部纤维增强体部分35彼此平行地编织，同时由松开的区域D分开。接下来，断开部D在联接区域24的水平上停止，并且编织叶片纤维增强体部分36。
这样，两个叶片根部增强体部分35中的每个都包括经线C，该经线在叶片纤维增强体部分36的内部延伸。
图7A是在不包括任何断开部的纤维增强体的部分中的多层经线C1至C6的放大的横截面示意图。在该示例中，纤维增强体包括沿着横向于截面的方向延伸的六层经线C1至C6。多层经线C1至C6由延伸到截面(或编织平面)中的五层纬线T1至T5相互连接。
图7B是在包括断开部的纤维增强体的部分中多层经线C1至C6的放大的横截面示意图。三层经线C1至C3由两层纬线T1和T2相互连接，同时三层经线C4至C6由两层纬线T4和T5相互连接。在图7B中可见，两层相邻的经线C3和经线C4没有由纬线相互连接，从而在纤维增强体中形成断开部。
在实施例中，在图6中可见，每个叶片根部纤维增强体部分35可以用具有不同纤度的连续纬线T编织，纤度沿编织的方向(由箭头指示的编织方向)减小，即越接近叶片纤维增强体部分36，纤度减小。
应该记得，“纤度”表示表征线的细度的量：它被限定为每单位长度线的质量。纤度的标准计量单位是特克斯(Tex)(1000米线的克质量)或分特(Decitex)(10000米线的克质量)。也可以使用其他单位，例如旦尼尔(denier)，数字公制或数字英制。
这样，每个叶片根部纤维增强体部分35具有厚度e，越接近叶片纤维增强体部分36，该厚度减小。每个叶片根部纤维增强体部分在叶片根部处具有厚度e1，在与叶片纤维增强体部分36的联接处具有小于e1的厚度e2。
然而，该实施例不是限制性的，因为叶片根部纤维增强体部分35可以是恒定厚度的。
当编织可变厚度和宽度的纤维增强体33时，不编织一定数量的经线C，这使得可以限定纤维增强体33的期望的连续可变的轮廓、宽度和厚度。
位于织物质量(或“浮动”)极限处的经线C和纬线T也被切断，以这种方式提取纤维增强体33(图8)。
接下来，通过对预制件进行轮廓化得到成品纤维增强体。轮廓化是指沿着顶部的前缘和后缘对预制件进行平放的切断(在这三个切口上留下多余的长度)。沿着下空气路径和在叶片根部部件的侧面也完成轮廓化。
此外，临时纤维增强体部分26被切断以便移除，使得断开部D形成开口37，该开口在两个叶片根部增强体部分35之间敞开。叶片根部部分的轮廓化和切断可以由加压水喷射流完成。
根据第二步骤S2，例如通过机械加工来产生紧固部件9，以形成腔体、第一开口29、第二开口30、肩部10，以及在适用的情况下在第二开口30的水平上的螺纹，以使得盖体31能够被拧上。
根据第三步骤S3，基座18经由第二开口30被插入到紧固部件9中，并且紧靠肩部10放置。
根据第四步骤S4，叶片根部纤维增强体部分35经由紧固部件9的第一开口29通过基座18的通道39被插入到紧固部件9的腔体中。一旦叶片根部纤维增强体部分35已经被插入到腔体中，根部纤维增强体部分35就在紧固部件9的腔体的内部延伸，同时穿过基座18的通道39，同时叶片纤维增强体部分36在紧固部件9的外部延伸。
根据第五步骤S5，锁紧部件19通过第二开口30被插入到两个叶片根部纤维增强体部分35之间，以便将两个部分35彼此分开。
根据第六步骤S6，将叶片根部增强体部分35的端部放置成抵靠支撑件的下部面38b，或放置在锁紧部件19的下方，然后将盖体部件31附接到紧固部件9上，以便锁紧两个叶片根部增强体部分35，并且保持锁紧部件19支承在所述部分上。特别地，盖体31以这种方式附接，即盖体在叶片根部增强体部分35上施加压缩力，该压缩力倾向于在两个部分之间的锁紧部件19中朝向具有空气动力学轮廓的叶片部件21驱动，并且将锁紧部件和两个部分压在支撑件的侧面上。这种安装使得可以保证两个叶片根部增强体部分35保持彼此分离，以便通过几何效应抵抗在发动机运转过程中施加在叶片7上的离心力。
根据第七步骤S7，膨胀泡沫40被注入，以便填充支撑件的上部面38a的腔体，直至第一开口29，然后通过聚合致密化。
注意，在变型实施例中，注入和致密膨胀泡沫40的这一步骤也可以在插入基座18的步骤之前完成。在这种情况下，在第二步骤S2过程中，预机械加工紧固部件9，以便产生凹陷，该凹陷的轮廓总体上对应于腔体的、在肩部10和第一开口29之间延伸的部分。然后，将膨胀泡沫40注入到该凹陷中并且致密化，然后机械加工紧固部件9和膨胀泡沫40，以便获得腔体的其余部分、第一开口29、第二开口30、肩部10，以及在适用的情况下在第二开口30的水平上的螺纹，以使得盖体31能够被拧上。然后，步骤S3到步骤S6的其余部分不变。
根据第八步骤S8，密封件20被插入到第一开口29中。
根据第九步骤S9(图9)，所获得的组件(包括纤维增强体33、紧固部件9、膨胀泡沫40、基座18、锁紧部件19、密封件20和盖体31)放置在模具中(未示出)，该模具具有呈所模制的最终部件(即风扇叶片7)的形状的腔体。
根据第十步骤S10，将塑料(称为“基质”)经由形成在盖体31中的一个或多个孔32注入到模具中，以这种方式浸渍整个纤维增强体33。塑料的注入可以通过树脂传递模塑(RTM)或真空树脂传递模塑(VARTM)型的注入技术来实现。注入的塑料例如是含有基质材料的有机前体的热固性液体组合物。有机前体经常采用聚合物，例如树脂，在适用的情况下在溶剂中稀释。
以众所周知的方式，以如下的方式加热塑料以使塑料聚合，例如通过交叉连接。为此，模具放置在熔炉中。然后，通过机械加工前缘、后缘和叶片顶部，对所获得的部件进行脱模和轮廓化，以获得具有期望的形状的部件。叶片的下部也被机械加工。
用构成基质34的塑料浸渍的增强体33形成叶片7的复合材料结构17。

Claims (11)

1.叶片(7)，所述叶片包括：
-复合材料结构(17)，该复合材料结构包括通过三维编织获得的纤维增强体(33)和嵌入所述纤维增强体(33)的基质(34)，所述复合材料结构(17)包括具有空气动力学轮廓的叶片部件(21)和叶片根部部件(22)，所述叶片根部部件(22)包括两个部分(23)，每个所述部分连接到所述叶片部件(21)；
-叶片根部紧固部件(9)，所述叶片根部紧固部件包括限定出腔体的壁和形成在所述壁中的开口(29)，所述复合材料结构(17)延伸穿过所述开口(29)，使得所述叶片部件(21)位于所述紧固部件(9)的外部，并使所述叶片根部部件(22)位于所述腔体内，所述叶片根部紧固部件(9)还包括肩部(10)，所述肩部从所述壁延伸到所述腔体中；
-布置在所述腔体中的基座(18)，所述基座(18)包括：支撑件，所述支撑件配置成紧靠所述叶片根部紧固部件(9)的所述肩部(10)；以及通道(39)，所述通道形成在所述支撑件中，所述复合材料结构的所述叶片根部部件(22)的所述部分(23)延伸穿过所述通道(39)；以及
-锁紧部件(19)，所述锁紧部件布置在所述腔体中，并位于所述叶片根部部件(22)的所述两个部分(23)之间，使得所述叶片根部部件的每个所述部分(23)由所述锁紧部件(19)压靠在所述支撑件上。
2.根据权利要求1所述的叶片，所述叶片还包括膨胀泡沫(40)，所述膨胀泡沫布置在所述腔体中，并位于所述基座(18)和所述开口(29)之间。
3.根据权利要求1或2所述的叶片，其中，所述叶片根部部件(22)的每个所述部分(23)的端部(23a)折叠在所述锁紧部件(19)的下方或抵靠所述基座(18)的下部面放置。
4.根据权利要求3所述的叶片，所述叶片还包括盖体(31)，所述盖体贴靠在所述叶片根部部件(22)的所述部分(23)的所述端部(23a)上，并且配置成附接到所述紧固部件(9)，以便锁紧所述部分(23)和所述锁紧部件(19)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的叶片，其中，所述纤维增强体(33)包括叶片纤维增强体部分(36)和两个叶片根部纤维增强体部分(35)，并且其中，所述叶片根部纤维增强体部分(35)各自与所述叶片纤维增强体部分(36)连续编织，所述两个叶片根部纤维增强体部分(35)由在所述纤维增强体(33)的所述三维编织过程中获得的松开区域(D)分开。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的叶片，其中，界定出所述通道(39)的所述支撑件的侧面是倾斜的，使得所述通道(39)沿所述紧固部件(9)的第二开口(30)的方向分开，所述第二开口(30)位于所述叶片根部部件(22)的下方，相对于开口(28)在与所述紧固部件(9)相对的一侧上。
7.用于制造权利要求1至6中任一项所述的叶片(7)的方法，所述方法基于通过三维编织(S1)获得的纤维增强体(33)制造所述叶片，所述纤维增强体(33)包括叶片纤维增强体部分(36)和两个叶片根部纤维增强体部分(35)，所述方法包括以下步骤：
S2：产生所述叶片根部紧固部件(9)，以便形成所述腔体和所述肩部(10)；
S3：将所述基座(18)放置在所述紧固部件(9)中并抵靠所述肩部(10)；
S4：将所述纤维增强体(33)穿过所述开口(29)放置在所述叶片根部紧固部件(9)中，使得所述叶片纤维增强体部分(36)位于所述紧固部件(9)的外部，所述两个叶片根部纤维增强体部分(35)位于所述腔体的内部；
S5：将所述锁紧部件(19)插入到所述腔体中，并位于所述两个叶片根部增强体部分(35)之间，使得所述叶片根部部件的每个部分(23)由所述锁紧部件(19)压靠在所述支撑件上；
S9：将所述纤维增强体(33)、所述紧固部件(9)、所述基座(18)和所述锁紧部件(19)放置在模具中；
S10：将塑料注入到所述模具中，以形成所述复合材料结构(17)，所述复合材料结构包括所述纤维增强体(33)和嵌入所述纤维增强体(33)的基质(34)。
8.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括：在注入塑料的步骤S10之前，将膨胀泡沫(40)注入到所述腔体中的、在所述肩部和所述开口(29)之间的位置的步骤S7。
9.根据权利要求7或8所述的方法，所述方法还包括：在插入所述锁紧部件(19)的步骤S5之后的步骤S6，所述步骤S6为将所述叶片根部纤维增强体部分(35)的端部(23a)定位在所述锁紧部件(19)的下方或抵靠所述基座(18)的下部面(38b)，并且将盖体(31)附接在所述端部(23)上，以保持所述锁紧部件(19)支承抵靠在所述两个叶片根部纤维增强体部分(35)上。
10.燃气涡轮发动机(1)，所述燃气涡轮发动机包括风扇，所述风扇包括毂部(6)和叶片(7)，所述叶片从所述毂部(6)径向地延伸，所述叶片(7)是根据权利要求1至6中任一项所述的叶片，每个所述叶片(7)相对于所述毂部(6)围绕相应的枢转轴线(Y)可旋转地安装，所述发动机(1)还包括致动机构(8)，所述致动机构适合于被控制以使所述叶片(7)围绕叶片的所述枢转轴线(Y)旋转，以调整所述叶片(7)的节距角。
11.飞行器，所述飞行器包括根据权利要求10所述的燃气涡轮(1)。
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