CN116234681A - 具有弹性纤维的风扇轮叶的纤维增强体的纤维的混合 - Google Patents

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托马斯·阿兰·德·盖拉德
纪尧姆·帕斯卡·让-查尔斯·贡德雷
皮埃尔-安托尼·杰拉德·约瑟夫·巴比尔
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Abstract

本发明涉及一种涡轮机的风扇轮叶(1)，该风扇轮叶包括由复合材料制成的结构体，该复合材料包括通过股线(12，14)的三维编织获得的纤维增强体(4)以及基体，纤维增强体(4)嵌入在基体中；纤维增强体包括形成吸力侧壁(6b)的第一区部(13)以及形成压力侧壁(6a)的第二区部(15)，纤维增强体(4)的股线包括第一股线和第二股线(14)，第一股线包括芳族聚酰胺纤维或碳纤维且第一股线的杨氏模量大于250GPa，第二股线由粘弹性材料制成并且第二股线的杨氏模量小于10GPa。第一区部(13)仅包括第一股线(12)，而第二区部(15)包括第二股线(14)。

Description

具有弹性纤维的风扇轮叶的纤维增强体的纤维的混合
技术领域
本发明总体上涉及涡轮机领域，更特别地，涉及这些涡轮机的风扇轮叶及风扇轮叶的制造方法的领域。
本发明更特别地应用于由复合材料制成的风扇轮叶以及风扇轮叶与主流动路径的入口的相互作用。
背景技术
涡轮机轮叶且特别是风扇轮叶承受显著的机械应力和热应力，并且必须满足严格的重量要求条件和空间要求条件。因此，已经提出使用由复合材料制成的轮叶，该复合材料包括由聚合物基体致密化的纤维增强体，这种轮叶与具有同等推进特性的金属轮叶相比更轻，并且具有令人满意的耐热性。
在发动机的认证和使用寿命期间，风扇轮叶易受到鸟类和冰雹的摄入的影响。然而，根据撞击轮叶的物体类型(特别是物体的尺寸、质量)和风扇类型(转速和轮叶数量)，损坏的引发及传播的优选区域是不同的。因此，在轮叶设计阶段期间对风扇轮叶的机械性能进行优化，以符合认证规则。
此外，目前的设计倾向于在前缘、后缘的区域中或甚至整个结构体中减小轮叶的由复合材料制成的结构体的厚度，以改善空气动力学性能。在相同材料和同等堆积方式(iso-loi d'empilage)下，轮叶承受撞击的能力因此降低。
在本申请人名下的文献FR 3087701描述了一种涡轮机的风扇轮叶，该风扇轮叶包括通过股线的三维编织获得的纤维增强体，该纤维增强体包括形成前缘的第一区部以及形成后缘的全部或一部分的第二区部。该文献特别提出了纤维增强体的股线的混合，以根据轮叶的区域和应力类型充分地利用每个股线的机械性能，这使得能够有效地改善轮叶在摄入情况下的性能。更确切地，纤维增强体的股线包括第一股线和第二股线，第一股线具有预定断裂伸长率，第一股线的功能是使得能够符合轮叶的设计标准，特别是符合轮叶的频率状态，第二股线的断裂伸长率大于第一股线的断裂伸长率(通常介于第一股线的断裂伸长率的1.5倍至3倍之间)，并且第二股线具有在摄入物体(特别是鸟类)期间限制轮叶的损坏的引发及传播的功能。第一区部包括第一股线的全部或一部分，而第二区部包括第二股线的全部或一部分。
在实践中，申请人注意到如下的事实，在物体被摄入到风扇中期间，在撞击区域处纤维增强体的经线股线可能断裂，而在轮叶的后缘和尖端处经线股线和纬线股线易于由于波传播而断裂。然而，当设计轮叶时，有必要通过给予轮叶足够的柔性以限制裂纹传播的风险从而优化轮叶在摄入物体期间的抗性，还有必要优化轮叶的机械阻力和空气动力学阻力，机械阻力和空气动力学阻力涉及轮叶的静态移动(解扭、间隙(jeux)等)，并且相反地，这要求轮叶具有最大的刚性。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种在摄入方面的性能改善的、用于涡轮机的风扇轮叶来克服上述缺点。
为此，根据本发明的第一方面，提出了一种涡轮机的风扇轮叶，该风扇轮叶包括由复合材料制成的结构体，该复合材料包括通过股线的三维编织获得的纤维增强体以及基体，该纤维增强体嵌入在基体中，由复合材料制成的结构体包括压力侧壁和吸力侧壁，纤维增强体包括形成吸力侧壁的第一区部以及形成压力侧壁的第二区部，并且纤维增强体的股线包括第一股线，第一股线包括芳族聚酰胺纤维或碳纤维且第一股线的杨氏模量大于250GPa。纤维增强体的股线还包括第二股线，第二股线由粘弹性材料制成且第二股线的杨氏模量小于10GPa。此外，第一区部仅包括第一股线，而第二区部包括第二股线。
根据第一方面的风扇轮叶的一些优选的但非限制性的特性如下，这些特征被单独地采用或组合地采用：
-第二区部没有第一股线。
-该轮叶还包括具有空气动力学轮廓的叶片，该叶片能够在空气流中延伸并且具有确定的高度，第二区部从所述叶片的尖端开始在叶片的高度的至多60％上延伸；
-第二区部包括缓冲(amortissement)区域，缓冲区域在弦的长度的介于弦的百分之零至百分之六十之间的部分上延伸；
-第二区部包括限制区域，限制区域包括轮叶的后缘和尖端，并且在弦的长度的至多等于弦的10％的部分上延伸。
-该轮叶还包括具有空气动力学轮廓的叶片，该叶片能够在空气流中延伸并且具有确定的高度，第二区部的限制区域从叶片的尖端开始在叶片的高度的至多30％上延伸；
-纤维增强体还包括在第一区部与第二区部之间延伸的第三区部，在第三区部中第二股线的密度从第一区部朝向第二区部逐渐增大；和/或
-粘弹性材料包括以下材料中的至少一种：弹性体、聚氨酯、橡胶。
根据第二方面，本发明还提出了一种用于涡轮机的风扇，该风扇包括多个根据第一方面的轮叶，包括这种风扇的涡轮机以及包括该涡轮机的飞行器。
附图说明
本发明的其它特征、目的以及优点将通过以下描述而呈现，以下描述完全是说明性的且非限制性的，并且必须结合附图来阅读，在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的风扇轮叶的示例。
图2是图1的轮叶沿着轴线A-A的截面视图。
图3是轮叶的沿着图1的轴线B-B的示意性局部截面视图。
图4是根据本发明的一个实施例的风扇的示例的透视图。
在所有附图中，相似的元件用相同的附图标记表示。
具体实施方式
在本申请中，上游和下游是相对于风扇中的气体穿过涡轮机的常规流动方向来限定的。此外，风扇1涡轮机的旋转轴线被称为风扇1的径向对称轴线X。轴向方向对应于风扇1的轴线X的方向，径向方向是垂直于该轴线并且穿过该轴线的方向。最后，内和外(或者内部和外部)分别参照径向方向使用，使得元件的内部分或内表面比同一元件的外部分或外表面更接近轴线X。
涡轮机风扇1包括风扇1盘2，该风扇盘承载与内轮叶平台相关联的多个风扇1轮叶3。
每个轮叶3包括由复合材料制成的结构体，该复合材料包括通过三维编织获得的纤维增强体4以及基体，纤维增强体4嵌入在基体中。
这种由复合材料制成的结构体包括根部5以及具有空气动力学轮廓的叶片7。根部5旨在使得轮叶能够固定到风扇盘2，并且为此根部在形成在盘2中的凹部的底部与轮叶间平台之间延伸。当涡轮机运行时，具有空气动力学轮廓的叶片7又适于布置在空气流中，以产生升力。
以本身已知的方式，轮叶3还包括前缘8、后缘9、压力侧壁6a以及吸力侧壁6b。前缘8被构造成与进入涡轮机的气体流相对地延伸。前缘对应于空气动力学轮廓的前部部分，该前部部分面对空气流，并且将空气流分成压力侧流和吸力侧流。后缘9则对应于空气动力学轮廓的后部部分，在该后部部分处，压力侧流和吸力侧流汇合。可选地，轮叶3还包括金属护罩19，金属护罩被附接并固定到前缘8。
最后，该结构体由从根部5到尖端11沿着堆叠轴线Z堆叠的多个轮叶部段形成，堆叠轴线相对于风扇1的旋转轴线X径向地延伸。
在下文中，“高度”将表示沿着堆叠轴线Z的距离。
因此，叶片7的高度H对应于在叶片的下界限10(在与根部5的交界部处)与叶片的尖端11之间沿着堆叠轴线Z的距离。叶片7的高度H例如可以在叶片7的前缘8与下界限10之间的交点处测量。
纤维增强体4可以由具有变化厚度的、一体地制成的纤维预制件形成，该纤维预制件通过三维编织或多层编织获得。纤维增强体包括经线股线和纬线股线，特别地，经线股线和纬线股线可以包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维和/或芳纶纤维。基体则通常为聚合物基体，例如环氧树脂、双马来酰亚胺或者聚酰胺。因此，轮叶3可以由模塑、通过树脂转移模塑(Resin Transfer Molding，RTM)或真空树脂转移模塑(Vacuum Resin TransferMolding，VARRTM)类型的真空树脂注射方法来形成。
形成纤维增强体4的股线包括第一股线12和第二股线14，第一股线包括芳族聚酰胺纤维或碳纤维，其杨氏模量大于250GPa，第二股线14由粘弹性材料制成并且第二股线的杨氏模量小于10GPa。因此，纤维增强体4是通过构成纤维增强体的股线12、14的混合获得的，以根据轮叶3的区域和应力类型来充分地利用每个股线12、14的机械性能。
第一股线12的功能是使得能够符合轮叶3的设计标准，特别是符合轮叶3的频率状态。因此，这些第一股线12被用于编织纤维增强体4，以形成增强体4的区部(或第一区部13)，该区部整体上包括轮叶3的吸力侧壁6b。优选地，第一区部13还包括轮叶3的下部分和厚部分，使得轮叶3的本征频率较高，以确保轮叶3对离心力的抗性，并且避免在轮叶的尖端11处的移位，从而改善动态性能。因此，这使得能够限制或至少避开轮叶3的第一本征模式之间的频率交叉、能量交叉以及发动机谐波。轮叶3的下部分和厚部分在此包括轮叶3的根部5、轮叶3的芯部(位于压力侧壁6a与吸力侧壁6b之间的区域)、叶片7的下部分、前缘8以及后缘7的下部分。
第二股线14的杨氏模量比第一股线12的杨氏模量低得多，第二股线14具有吸收物体(例如鸟类)的一部分撞击能量并因此在摄入的情况下限制轮叶3损坏的功能。特别地，第二区部15具有限制波朝向后缘9传播并因此限制后缘的损坏的功能。选择由粘弹性材料构成的第二股线14使得能够吸收撞击能量，其中由该粘弹性材料构成的第二股线与第一股线12相比具有非常低的杨氏模量。因此，这些第二股线14用于编织纤维增强体4，以形成增强体4的一区部(或第二区部15)，该区部包括压力侧壁6a的全部或一部分以及后缘9的上部分，因为这些区域在摄入物体的情况下受到大的应力。特别地，申请人已经注意到，在物体撞击的情况下，轮叶3的压力侧壁6a的经线股线可能由于冲击而破裂并产生结合破坏，并且注意到，形成后缘9的经线股线以及形成轮叶的尖端11的纬线股线在轮叶9的尖端11处可能由于波传播而破裂。如有必要，在第二区部15的编织中，仅第二股线14用作经线股线和/或纬线股线。
第二股线14可以包括增强体4的经线股线(即，沿着轮叶部段3的堆叠轴线Z延伸的股线)和/或纬线股线(即，整体在轮叶3的弦C的方向上延伸的股线)。此外，优选地，第二区部15在轮叶3的上部区域中从轮叶3的尖端11延伸(这将在后面的描述中详细说明)。
增强体4还包括在第一区部13与第二区部15之间延伸的中间区部18，该中间区部由第一股线12和第二股线14两者形成。优选地，在中间区部18的编织中，仅第一股线12和第二股线14用作经线股线和纬线股线。
该中间区部18被构造成用作第一区部13与第二区部15之间的交界部，以限制由于材料不连续而导致的薄弱性。当纤维增强体4在轮叶3的第一区部13中仅包括第一股线12、在轮叶3的第二区部15中仅包括第二股线14、并且第一区部13和第二区部15在增强体4中端部对端部时，由此获得的纤维增强体4使得能够在包括第二股线14的区域中有效地避免轮叶3的损坏。然而，申请人已经注意到如下的事实，在没有中间区部18的情况下，也就是说，通过在纤维增强体4的第一区部13与第二区部15之间的交界部处突然引入第二股线14并同时移除第一股线12，因为在增强体4的两个区部11、12之间的交界部由于材料性能的严重不连续性而变得薄弱，所获得的轮叶3在撞击的情况下在该交界部处存在严重损坏的风险。
因此，中间区部18使得能够在第一区部13的材料性能与第二区部15的材料性能之间进行转变。为此，第二股线14的密度在中间区部18内从第一区部13至第二区部15逐渐增大。更具体地，在第一区部13与中间区部18之间的交界部处，第二股线14的密度非常低，而第一股线12的密度非常高。另一方面，在中间区部18与第二区部15之间的交界部处，第二股线14的密度非常高，而第一股线12的密度非常低。
第二区部15包括缓冲区域16，缓冲区域远离轮叶3的前缘8和后缘9延伸，并且被构造成对物体的撞击进行缓冲并限制纤维增强体的股线由于结合破坏而断裂的风险。在一个实施例中，缓冲区域16在缓冲区域的整个高度上(即在缓冲区域16内在堆叠轴线Z的任意点处)在弦C的长度的一部分上延伸，弦的长度的该一部分介于弦C的百分之零至百分之六十之间。通常，在此应当理解，对于轮叶3的给定部段(因此对于堆叠轴线Z的给定点)，弦C是将轮叶3的前缘8连接到后缘9的线段。
如有必要，缓冲区域由轮叶3的前缘的金属护罩19部分地覆盖。在这种情况下，缓冲区域的厚度可以沿着弦C变化，使得轮叶3的压力侧壁6a的自由面在金属护罩19的下游边缘与缓冲区域16之间的交界部处是平坦的且连续的(参见图2)。
为了符合轮叶3的设计标准，缓冲区域16仅在叶片7的高度H的一部分上延伸，优选地在叶片7的上部区域中延伸。为此，第二区部15的缓冲区域16从叶片7的尖端11开始在叶片7的高度H的约60％上延伸。换言之，缓冲区域16形成轮叶3的从叶片7的40％高度到100％高度的压力侧壁6a。申请人已经确定，大型鸟类的临界高度为叶片7的高度的约40％，而中型鸟类的临界高度为叶片7的高度的约85％。缓冲区域16的这种延伸因此使得能够覆盖大型鸟类和中型鸟类的撞击区域。
第二区部15还包括限制区域17，限制区域被构造成在撞击的情况下防止波的传播，从而避免纤维增强体4的纬线股线和经线股线的断裂。为此，限制区域17覆盖压力侧壁6a的如下的区部，该区部包括轮叶的后缘9和尖端11的一部分，并且在弦C的长度的等于弦的最多10％的部分上延伸。此外，仍然为了符合轮叶3的设计标准，第二区部15的限制区域17从叶片7的尖端11开始在叶片7的高度的约30％上延伸。换言之，缓冲区域16形成轮叶3的从叶片7的70％高度到100％高度的压力侧壁6a。
当然应当注意，第二区部15的缓冲区域16和限制区域17的位置和延伸范围(高度、长度以及厚度)可以根据轮叶3承受的载荷、叶片7的高度H以及风扇1中的轮叶3的数量(以及更通常地，风扇1集成到的涡轮机的类型)而视具体情况进行优化。优选地，缓冲区域16和限制区域17是分隔开的。
中间区部18的尺寸根据轮叶3的尺寸来确定，因此根据风扇1的类型来确定，更通常地，根据轮叶旨在集成到的涡轮机来确定。中间区部18的高度(沿着堆叠轴线Z的尺寸)介于叶片7的高度H的5％至30％之间。因此，中间区部18的高度可以介于1厘米至10厘米之间。此外，在第二区部15的整个高度上，中间区部18的厚度(沿着与弦C和堆叠轴线Z垂直的轴线的尺寸)可以介于纤维增强体4的厚度的5％至30％之间。
图1示意性地示出了轮叶3，轮叶的纤维增强体4通过模具进行树脂注射或致密化以及可选的机加工之前，已经由三维编织的纤维预制件成形，以获得根据本发明的由复合材料制成的风扇1轮叶3。应当理解，通过三维编织，经线股线遵循弯曲的路径，以将除了非连结部之外的属于不同纬线层的纬线连结在一起，应当注意，三维编织(特别地，互锁编织)可以包括表面二维编织。可以使用不同的三维编织图案，例如特别地在文献WO 2006/136755中描述的互锁编织、多缎纹(multi-satin)编织或多纱层(multi-voile)编织。
在第一实施例中，轮叶3包括第一区部13、第二区部15以及中间区部18，第一区部13仅包括第一股线12。为了简化对纤维增强体4的不同区部13、15、18的描述，“水平”将表示沿着轮叶3的弦C的方向，“竖直”将表示沿着堆叠轴线Z的方向。
如上所述，第二区部15形成压力侧壁6a的一部分，并且包括缓冲区域16和限制区域17。第二区部15的缓冲区域16从第一“水平”下界限16a延伸至轮叶3的尖端11，第一“水平”下界限可以位于叶片7的高度H的约40％处。缓冲区域16还从压力侧壁6a的自由面在给定深度上延伸直到纤维增强体4内的第一“竖直”内界限16b(即大致沿着堆叠轴线Z)，并且缓冲区域16在介于弦C的百分之零至百分之六十之间的弦C长度部分上、在距前缘8和后缘9一距离处、在第一“竖直”上游界限16v与第一“竖直”下游界限16d之间延伸。
第二区部15的限制区域17从第二“水平”下界限17a延伸至轮叶3的尖端11，第二“水平”下界限可以位于叶片7的高度H的约70％处。限制区域17还从压力侧壁6a的自由面延伸到给定深度，直到第二“竖直”内界限17b(第二“竖直”内界限可以位于与第一内界限16b相同深度处)，并且从后缘9开始在至多等于弦的10％的弦C长度部分上延伸到第二“竖直”上游界限17c。可选地，如图1中所示，第二下界限17a可以相对于弦C倾斜，使得限制区域17在限制区域的第二上游界限17c处的高度大于限制区域在后缘9处的高度。
第一区部13形成轮叶3的根部5和叶片7的下部分，叶片的下部分从根部5延伸到第三“水平”下界限13a(第三“水平”下界限比第一“水平”下界限更靠近根部5)。第一区部13还包括叶片7的除了上述缓冲区域16和限制区域17以及围绕这两个区域16、17的中间区部18之外的上部分。因此，第一区部13还包括轮叶3的芯部和压力侧壁6a的一部分，该芯部的一部分在纤维增强体4内从第三下界限13a延伸到尖端11，并且从第三“竖直”内界限13b(与第一内界限16和第二内界限17b相邻)延伸到吸力侧壁6b。压力侧壁6a的由第一区部13形成的部分围绕缓冲区域16和限制区域17，并且从前缘8朝向后缘9包括：前缘8(在叶片7的整个高度H上)到第三上游界限13c(位于第一上游界限16c的上游)、以及从第二“竖直”下游界限13d(位于第一下游界限16d的下游)延伸绕开限制区域17直到后缘9的部分，在限制区域处，第一区部13在第四“竖直”上游界限13e(位于第二上游界限17c的上游)和第四“水平”下界限13f(相对于第二下限17a径向内侧)处结束。第一区部13的所有这些部分通过第一股线12的三维编织整体地且一体式地形成，并且因此仅通过第一股线12彼此连接。
中间区部18在上述“水平”界限16a、13a、17a、13f以及“竖直”界限16c、13c、16b、13b、16d、13d、17c、13e、17b和13b之间延伸，以使得第一区部13与第二区部15之间的密度和机械性能能够逐渐转变(参见图3)。为此，中间区部18包括第一部分和第二部分，第一部分围绕第二区部15的缓冲区域16，第二部分围绕第二区部15的限制区域17。因此，第一部分相对于缓冲区域16径向向内(在第一下界限16a与第三下界限13a之间)、在前缘8与缓冲区域16之间(在第三上游界限13c与第一上游界限16c之间)、在缓冲区域16的下游从轮叶3的尖端11至第三下界限13a(在第一下游界限16d与第二下游界限13d之间)、以及在纤维增强体4的内部(在第一内界限与第二内界限之间)延伸。中间区部18的第二部分相对于限制区域17径向向内(在第二下界限17a与第四下界限13f之间)、在限制区域17的上游(在第四上游界限13e与第二上游界限17c之间)、以及在纤维增强体4的内部(在第一内界限16b与第三内界限13b之间以及在第二内界限17b与第三内界限13b之间)延伸。中间区部18的第一部分和第二部分各自通过第一股线12和第二股线14的三维编织整体地且一体式地形成，第一股线12的密度从与第一区部13相邻的水平界限(相应地，竖直界限)朝向与第二区部15相邻的水平界限(相应地，竖直界限)逐渐减小。
在该第一实施例中，如在文献FR3087701中所述的，中间区部18的两个部分可以通过如下的方式制成：在构成中间区部18的这些部分的不同经线平面和/或纬线平面处连续地抽出预制件的编织件的第一股线12，在注射之前在纤维增强体4的表面处切割第一股线，以及同时在这些经线平面和/或纬线平面之间引入第二股线14。这样，在轮叶3的三维编织期间，第一区部13、第二区部15以及中间区部18一体地形成。为了确保在中间区部18处纤维增强体4的第一区部13与第二区部15之间的机械性能的转变，在中间部分18的两列紧邻的经线股线(即，仅被一行纬线股线分隔开)之间(和/或在两行紧邻的纬线股线(即仅被一列经线股线分隔开)之间)引入的第二股线14相对于一列中的经线股线的总数(和/或一排中的纬线股线的总数)的百分比至多等于30％。优选地，该百分比介于5％至15％之间。
在第二实施例中，纤维增强体4包括第一区部13、第二区部15以及中间区部18，第一区部13包括第一股线12和第二股线14。在第一区部13、第二区部15以及中间区部18之间的上述水平界限和竖直界限在该第二实施例中是相同的。另一方面，在第一变型实施例中，第二经线股线14从轮叶的根部5插入到芯部处，并且在上述水平界限和竖直界限处被引到表面，以形成中间区部18和第二区部15。因此，纤维增强体4在叶片7的整个高度H和根部5的整个高度上包括第二经线股线14。另一方面，仅第一区部13的如下的部分包括第二股线14，该部分形成纤维增强体4的芯部，第一区部13的其余部分没有第二股线14以确保轮叶3的机械强度，第一区部13的其余部分形成吸力侧表面6b、前缘8以及后缘9。
在第二变型实施例(第二变型实施例可以与第一变型组合)中，第二纬线股线14在轮叶3的整个弦C上、在缓冲区域16和中间区部18的高度上从前缘8插入，并且在上述水平界限和竖直界限处被引到表面，以形成中间区部18和第二区部15。因此，纤维增强体4在轮叶的整个弦C上、在第二区部15的缓冲区域16的高度上以及中间区部18的第一部分的高度上包括第二经线股线14。另一方面，仅第一区部13的在第二区部15和中间区部18的高度上延伸的部分、根部5以及叶片7的下部分没有第二股线14以确保轮叶3的机械强度。
在该第二实施例中，中间区部18的两个部分可以通过如下方式来制成：在构成中间区部18的多个部分的不同经线平面和/或纬线平面处逐渐地将第一股线12埋在预制件内(朝向芯部)，并且同时在这些经线平面和纬线平面处将第二股线14从预制件的芯部引到表面。
第一股线12的杨氏模量E较高，即大于250GPa，优选地大于270GPa。
例如，第一股线12可以包括碳纤维(通常为HS T300碳纤维(E＝284GPa)、HS TR30S碳纤维(E＝356GPa)或HS T700碳纤维(E＝395GPa))或者杜邦凯夫拉(Dupont Kevlar)49型(E＝302GPa)的高模量芳族聚酰胺纤维。
第二股线14包括粘弹性材料，该粘弹性材料可以包括以下材料中的至少一种：弹性体材料、聚氨酯、橡胶。
通常，所描述的构造对于如下的发动机是有效的，该发动机的风扇1的外直径可以为约1.8米至3米。风扇1的轮叶3的数量可以等于16或18。无论风扇1的直径如何，风扇轮叶3的数量将尽可能减少。在各种标准中，参数的选择(特别是缓冲区域16的高度以及第二区部15的深度)将更具体地取决于风扇轮叶的性能和“摄入的频率/尺寸”组合。实际上，对于相同的马达目标，可以在不同的摄入情况下选择不同的频率行为策略或频率响应，例如以通过避免与发动机的能量谐波的振动交叉来后推(repousser)轮叶响应和叶片响应。例如，可以进行选择以将这些交叉定位在瞬时发动机速度下。
由于在机械强度方面的额外贡献，纤维增强体4的股线的混合还使得能够扩宽设计领域。例如，与仅包括(具有高杨氏模量的)第一股线的轮叶相比，能够在纤维增强体4的前缘8或纤维增强体4的后缘9处或者在轮叶的整个高度H上改善轮叶3的轮廓，这使得能够优化轮叶3的质量和风扇1的空气动力学性能(通过获得更薄的轮廓或通过降低毂部比，这与由轮叶3的质量引起的离心力减小有关)。

Claims (11)

1.一种涡轮机的风扇(1)轮叶(3)，所述轮叶包括由复合材料制成的结构体，所述复合材料包括通过股线(12，14)的三维编织获得的纤维增强体(4)以及基体，所述纤维增强体(4)嵌入在所述基体中；
由复合材料制成的所述结构体包括压力侧壁(6a)和吸力侧壁(6b)；
所述纤维增强体(4)包括形成所述吸力侧壁(6b)的第一区部(13)以及形成所述压力侧壁(6a)的第二区部(15)；并且
所述纤维增强体(4)的股线包括第一股线(12)，所述第一股线包括芳族聚酰胺纤维或碳纤维，所述第一股线的杨氏模量大于250GPa；
所述轮叶(3)的特征在于，所述纤维增强体(4)的股线还包括第二股线(14)，所述第二股线由粘弹性材料制成且所述第二股线的杨氏模量小于10GPa，并且所述第一区部(13)仅包括第一股线(12)，而所述第二区部(15)包括第二股线(14)。
2.根据权利要求1所述的轮叶(3)，其中，所述第二区部(15)没有第一股线(12)。
3.根据权利要求1或2所述的轮叶(3)，所述轮叶还包括具有空气动力学轮廓的叶片(7)，所述叶片能够在空气流中延伸并且具有确定的高度(H)，所述第二区部(15)从所述叶片(7)的尖端开始在所述叶片(7)的高度(H)的至多60％上延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的轮叶(3)，其中，所述第二区部(15)包括缓冲区域(16)，所述缓冲区域在弦(C)的长度的介于所述弦(C)的百分之零至百分之六十之间的部分上延伸。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的轮叶(3)，其中，所述第二区部(15)包括限制区域(17)，所述限制区域包括所述轮叶(3)的后缘和尖端，并且在弦(C)的长度的至多等于所述弦的10％的部分上延伸。
6.根据权利要求5所述的轮叶(3)，所述轮叶还包括具有空气动力学轮廓的叶片(7)，所述叶片能够在空气流中延伸并且具有确定的高度(H)，所述第二区部(15)的限制区域(17)从所述叶片(7)的尖端开始在所述叶片(7)的高度(H)的至多30％上延伸。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的轮叶(3)，其中，所述纤维增强体(4)还包括在所述第一区部(13)与所述第二区部(15)之间延伸的第三区部(18)，在所述第三区部(18)中所述第二股线(14)的密度从所述第一区部(13)朝向所述第二区部(15)逐渐增大。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的轮叶(3)，其中，所述粘弹性材料包括以下材料中的至少一种：弹性体、聚氨酯、橡胶。
9.一种用于涡轮机的风扇(1)，所述风扇包括多个根据权利要求1至8中任一项所述的轮叶(3)。
10.一种涡轮机，所述涡轮机包括根据权利要求9所述的风扇。
11.一种飞行器，所述飞行器包括根据权利要求10所述的涡轮。
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