CN117222517A - 包括由复合材料制成的结构的叶片及相关的制造方法 - Google Patents

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克莱门特·柯泰特
薇薇安·米卡尔·考提尔
里吉斯·尤金·亨里·赛文特
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Abstract

本发明涉及一种涡轮机的叶片(7)，该叶片包括：‑空气动力学轮廓结构(20)；‑主梁(21)，该主梁包括叶片根部部分(24)、被布置在空气动力学轮廓结构(20)的内部的翼型部分(25)和支柱部分(26)，该翼型部分(25)包括连接到叶片根部部分(24)的主体(27)和从主体(27)径向延伸的两个分支；以及‑结构增强件(31)，该结构增强件从叶片根部部分(24)延伸到翼型部分(25)的主体(27)，该结构增强件(31)被刚性连接到叶片根部部分(24)，并且被构造成在主梁(21)在支柱部分(26)内断裂的情况下形成与支柱部分(26)不同的力路径。

Description

包括由复合材料制成的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由复合材料制成的结构的叶片。
本发明更特别地但不排他地涉及一种旨在用于飞行器发动机(例如，具有两个旋转螺旋桨的开式转子类型的发动机(也就是说，该发动机的风扇没有导管)、或具有叶片组件和轮叶组件的无导管单风扇(Unducted Single Fan，USF)类型的发动机、或具有含有单个螺旋桨的架构的涡轮螺旋桨发动机)的无导管风扇中的叶片或用于风力涡轮转子中的叶片。
背景技术
风扇叶片的设计需要考虑相反的应力。
一方面，这些叶片的尺寸必须使得能够具有最佳的空气动力学性能(使效率最大化并提供推力，同时使损失最小化)。风扇的空气动力学性能的改进趋向于涵道比(bypassratio，BPR)的增大，这导致了外径的增大，从而导致了这些叶片的跨度的增大。
另一方面，还需要保证抵抗可能施加到这些叶片的机械应力，同时限制这些叶片的声学特征。
无导管风扇发动机的优点是风扇的直径不受整流罩的存在的限制，使得可以设计具有高的涵道比和降低的燃料消耗的发动机。
因此，在这种类型的发动机中，风扇叶片可以具有大的跨度。
提出了制造由金属材料制成的这些叶片。尽管由金属材料制成的叶片具有良好的机械抵抗力，但是叶片具有质量相对较大的缺点。
为了减少该质量，希望能够用复合材料制造这些叶片。
此外，这些发动机通常包括使得能够对叶片的桨距角进行改变的机构，以根据不同的飞行阶段来调整由风扇产生的推力。
此外，在无导管风扇架构上，发动机的启动通常是在非常敞开的桨距角下顺桨的。事实上，非常敞开的桨距角使得能够通过扭矩消耗功率，这通过保证低的风扇转速来确保机器的安全性。
然而，在非常敞开的桨距角下，叶片经历了强烈分离的湍流空气动力学流，这产生了宽频带的振动激励。特别地在宽弦和大跨度的叶片上，即使发动机转速不高，但弯曲力很强。
然而，这些叶片所受到的强的空气动力学力可能在叶片的支柱(该支柱将根部连接到翼型件)的水平处损坏叶片和/或在这些叶片和风扇的转子的毂之间的界面区域中损坏毂部。
在无导管架构中，由于发动机安装在飞行器上的影响以及无限上游流的方向，强的振动激励也可以在非常高的旋转转速下发生。事实上，无导管发动机受到地面和机身的影响，这导致对螺旋桨的动力供应(在流速方面)根据发动机方位发生畸变。这导致叶片特别地在第一发动机级1N、2N和3N上的振动响应。另一方面，在没有空气入口套筒的情况下，流过叶片的空气的方向不平行于驱动轴线，并与驱动轴线形成侧滑角。该侧滑角导致被称为“1P”力的力，该力导致叶片在发动机级1N上的振动响应。类似地，由于空气以入射角流过翼型件，则这些1P力也可以在飞行器的爬升或接近阶段期间出现。
发明内容
本发明的目的是提出一种包括复合材料的叶片，该叶片适于与可变桨距机构一起使用并且在“开式转子”类型的环境中使用，同时能够在有限的空间要求和最小质量的压力下承受强的空气动力学力。
本发明的另一目的是提出一种包括复合材料的叶片，该叶片适于与可变桨距机构一起使用并且在“开式转子”类型的环境中使用，该叶片能够在叶片的一部分断裂的情况下，特别是在高应力的支柱区域中保持翼型件。
本发明的又一目的是提出一种包括复合材料的叶片，该叶片适于与可变桨距机构一起使用并且在“开式转子”类型的环境中使用，该叶片可以简单地且快速地制成，而不需要大量的操作。
为此，根据本发明的第一方面提出了一种涡轮机的叶片，该叶片包括：
-空气动力学轮廓结构，该空气动力学轮廓结构包括两个面对的皮层，皮层包括通过基体致密化的纤维增强件；
-主梁，该主梁包括叶片根部部分、翼型部分和支柱部分，该叶片根部部分被构造成安装在涡轮机的转子的毂部上，该翼型部分被布置在空气动力学轮廓结构的内部且位于两个皮层之间，该支柱部分延伸到空气动力学轮廓结构的外部且在叶片根部部分和翼型部分之间，
翼型部分包括连接到叶片根部部分的主体和从主体径向延伸的两个分支；以及
-结构增强件，该结构增强件从叶片根部部分延伸到翼型部分的主体，该结构增强件被固定到叶片根部部分，并且被构造成在主梁在支柱部分内断裂的情况下形成与支柱部分不同的力路径。
根据第一方面的叶片的一些优选但非限制性的特征是被单独采用或组合采用的以下特征：
-结构增强件包括对板，该对板被固定在翼型部分上，以与叶片根部部分相对地与主体发生接触；
-结构增强件包括被紧密地安装在叶片根部部分和对板之间的至少一个杆，优选地包括两个平行的杆；
-至少一个杆被插入通到叶片根部部分的径向内表面上的贯通槽中；
-至少一个杆是直线型的；
-结构增强件包括柄部，该柄部与叶片根部部分成整体，并且该柄部延伸穿过形成在支柱部分中并且在适当的情况下形成在翼型部分的主体中的通道；
-对板被连接到柄部的一个端部；
-通道在主梁的支柱部分中张开，以在支柱部分中围绕柄部布置环形空间；
-主梁是金属的；和/或
-叶片还包括填充部件，该填充部件包括被容纳在空气动力学轮廓结构中、在翼型部分的两个分支之间的内腔。
根据第二方面，本发明提出了一种包括毂部和根据第一方面的叶片的风扇，叶片从毂部径向延伸，每个叶片相对于毂部围绕相应的桨距轴线能旋转地安装。
根据第三方面，本发明提出了一种发动机，该发动机包括致动机构和根据第二方面的风扇，该致动机构适于被控制为使叶片围绕桨距轴线旋转，从而改变叶片的桨距角。
根据第四方面，本发明提出了一种飞行器，该飞行器包括根据第三方面的燃气涡轮发动机。
根据第五方面，本发明提出了一种用于制造根据第一方面的叶片的方法，该方法包括以下步骤：
S1：生产主梁和结构增强件；
S3：例如通过三维机织来生产空气动力学轮廓结构的纤维增强件；
S4：将主梁插入纤维增强件中，使得叶片根部部分位于第一纤维增强件的外部，并且使得翼型部分位于第一纤维增强件的内部；以及
S6：将由第一纤维增强件和第二纤维增强件形成的组件布置在模具中，并且将基体注射到组件中，从而获得叶片。
可选地，在步骤S4之前，该方法还包括对由材料制成的填充部件进行定位的步骤，填充部件包括位于主梁的翼型部分的分支之间的内腔。
附图说明
根据以下完全是说明性的和非限制性的并且应当结合附图进行阅读的说明，本发明的其它特征、目的和优点将显现，在附图中：
图1示意性地示出了包括无导管风扇的发动机的一个示例。
图2示意性地示出了风扇叶片和使得能够对风扇的叶片的桨距角度进行改变的致动机构，其中风扇叶片以局部横截面示出，以示出主梁、填充部件和结构增强件。
图3是根据本发明的叶片的主梁的第一示例性实施例的等距视图。
图4是图3的主梁的侧视图。
图5是图3的主梁沿着穿过桨距轴线Y和主梁分支的平面的截面视图。
图6是根据本发明的叶片的主梁的第二示例性实施例的截面视图。
图7是示出用于制造根据一个实施例的叶片的方法的步骤的流程图。
图8示出了包括根据本发明的一个实施例的发动机的飞行器的一个示例。
在所有的图中，类似的元件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“开式转子”类型的发动机，该发动机的构型通常被称为“推动器”构型(即，无导管风扇被布置在动力发生器的后部，其中空气入口位于图1中右侧的一侧)。
发动机1包括机舱2和无导管风扇3(或螺旋桨)，该机舱旨在被固定到飞行器100的机身。风扇3包括两个反向旋转的风扇转子4和5。换句话说，当发动机1运行时，转子4和5被驱动相对于机舱2围绕同一旋转轴线X(该旋转轴线与发动机的主轴线重合)在相反的方向上进行旋转。
在图1所示的示例中，发动机1是“推动器”构型的“开式转子”类型的发动机，该发动机具有反向旋转的风扇转子。然而，本发明不限于该构型。本发明还适用于“牵拉器”构型的“开式转子”类型的发动机(即，风扇被布置在动力发生器的上游，其中空气入口位于两个风扇转子的前方、之间或后方)。
此外，本发明还适用于具有不同架构的发动机，不同架构例如为包括风扇转子(包括叶片)和风扇定子(包括轮叶)，或者包括单个风扇转子的架构。
本发明适用于涡轮螺旋桨发动机类型的架构(包括单个风扇转子)以及风力涡轮转子。
在本申请中，风扇4、5的转子(或螺旋桨)的旋转轴线被称为轴线X。轴向方向对应于轴线X的方向，径向方向是垂直于该轴线X并穿过该轴线X的方向。每个叶片7相对于毂部6围绕相应的桨距轴线Y可旋转地安装：该桨距轴线Y相对于轴线X总体上在径向方向上延伸。最后，“内”(或内部)和“外”(或外部)分别参照径向方向来使用，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靠近轴线X。
因此，叶片7将相对于转子(该叶片旨在安装在该转子上)的轴线X和该叶片的桨距轴线Y来限定。“弦”在此将理解为，对于叶片7的给定截面(因此对于桨距轴线Y的给定点)，将叶片7的前缘连接到叶片的后缘的大致轴向的线段。
在图1中，每个风扇转子4、5包括相对于机舱2可旋转地安装的毂部6(或叶片组件毂部)和被固定到毂部6的多个叶片7。叶片7相对于转子的旋转轴线X大体上径向延伸。
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对转子的叶片7的桨距角度进行共同改变，以将发动机的性能调整到适应不同的飞行阶段。为此，每个叶片7包括被布置在叶片根部处的附接部件9(或叶片毂部)。附接部件9相对于毂部6围绕桨距轴线Y可旋转地安装。更确切地，附接部件9经由滚珠11或其他滚动元件可旋转地安装在布置在毂部6中的容纳部10的内部。
附接部件9包括具有外表面的壁，该外表面具有回转形状。外表面具有两个圆形槽口，这两个圆形槽口适于形成用于滚珠或其他滚动元件的滚动路径。
作为变型，每个叶片7可以包括圆柱形叶片根部，该圆柱形叶片根部被构造成经由轴承直接连接到毂部6。
致动机构8例如包括致动器12，该致动器包括被固定到毂部6的主体13和适于被驱动相对于主体12进行平移的杆14。致动机构8还包括被安装成固定到杆14的环形滑块15和被安装成固定到附接部件9的销16。销16适于在滑块15中滑动并相对于滑块15旋转，以在杆14的平移运动与附接部件9的旋转运动，从而与叶片7相对于毂部6围绕该叶片的桨距轴线Y的旋转运动之间转换。
叶片7包括空气动力学轮廓结构20以及主梁21，该空气动力学轮廓结构适于在发动机1运行时被布置在空气流中以产生升力。
空气动力学轮廓结构20包括两个皮层22，这两个皮层彼此连接并且总体上彼此面对地延伸。皮层22被成形为一起限定叶片7的内弧面、外弧面、前缘和后缘。以本身已知的方式，前缘被构造成面对进入发动机1的气体流延伸。前缘对应于具有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内弧面流和外弧面流。后缘对应于具有空气动力学轮廓的后部部分，内弧面流和外弧面流在该后部部分处交汇。
空气动力学轮廓结构20的皮层22由复合材料制成，该复合材料包括通过基体致密化的纤维增强件23(特别地参见图2)。因此，皮层是整体式的并且根据非限制性实施例被制成为一体件。作为未示出的变型，可以考虑用于内弧面的一种纤维增强件和用于外弧面的另一种纤维增强件。
纤维增强件23可以由具有变化厚度的一体件的纤维预制件形成。纤维增强件23的纤维包括以下材料中的至少一种：碳、玻璃、芳纶、聚丙烯和/或陶瓷。纤维增强件23可以包括机织的(二维机织的或三维机织的)、编织的、针织的或层压的纤维布置。基体通常包括有机(热固性、热塑性或弹性体)物质或碳基体。例如，基体包括塑料材料，通常是聚合物(例如环氧化物、双马来酰亚胺或聚酰亚胺)。
主梁21包括延伸到空气动力学轮廓结构20外部的叶片根部部分24、被布置在空气动力学轮廓结构20内部、位于两个皮层22之间的翼型部分25以及在叶片根部部分24和翼型部分25之间延伸的支柱部分26。叶片根部部分24被构造成在适当的情况下经由附接部分9插入毂部6中。支柱部分26对应于主梁21的在毂部6的出口(在支撑件的水平处)和空气动力学结构20之间延伸的区域。翼型部分25与空气动力学轮廓结构20一起形成叶片7的翼型件。
主梁21可以由金属制成并且是一体件：叶片根部部分24、翼型部25和支柱部分26因此成整体。主梁21的金属材料可以包括以下材料中的至少一种：钢、钛、钛合金(特别是TA6V，包括钛、铝、钒和微量的碳、铁、氧和氮)、镍基高温合金(诸如因科耐尔(Inconel))、铝合金。金属主梁21的制造可以涉及多种特定方法，例如机械加工、锻造、成形、铸造或增材制造(3D打印)。
作为变型，主梁21可以包括复合材料，该复合材料包括通过基体致密化的纤维增强件。类似于空气动力学轮廓结构20，主梁21的基体通常包括有机(热固性、热塑性或弹性体)材料或碳基体。例如，基体包括塑料材料，通常是聚合物(例如环氧化物、双马来酰亚胺或聚酰亚胺)。主梁的纤维增强件的纤维包括以下材料中的至少一种：碳、玻璃、芳纶、聚丙烯和/或陶瓷。纤维增强件23可以包括机织的(二维机织的或三维机织的)、编织的、针织的或层压的纤维布置。主梁21的基体和空气动力学轮廓结构的基体在适当的情况下可以是相同的。主梁21的纤维增强件的纤维可以由与纤维增强件23的纤维相同或不同的材料制成。
为了抵抗强的空气动力学力，主梁21的翼型部分25包括连接到叶片根部部分24的主体27和从主体27径向延伸的两个分支28。翼型部分25的主体27和分支28一起形成叶片7的芯部。
分支28从主体27的顶部径向延伸、逐渐远离桨距轴线Y。因此，分支28在分支的自由端部30的方向上稍微偏离分支的固定在主体27上的径向内端部29。因此，分支28的自由端部30之间的距离大于分支的径向内端部29之间的距离。例如，分支28的自由端部30之间的最大距离可以介于叶片7的最大弦的50％至80％之间，而径向内端部29之间的最大距离(在下文描述的对板的水平处测量的)可以介于最大弦的20％至50％之间。
从机械的视角来看，主梁21的两个分支28使得可以增加叶片7的结构的拉伸刚度，同时保持减小的质量。主梁21(其中主梁21的分支28径向地且在弦的方向上延伸)的这种几何形状的另一个优点是通过截面限制来保持空气动力学轮廓结构20的皮层22。事实上，在沿径向方向定向的离心力的作用下，皮层22被压在分支28的倾斜表面上。因此，皮层22的保持不仅由“弱”界面的强度来确保，该“弱”界面例如为确保两个基底之间的内聚力的粘合剂界面或树脂界面。
在一个实施例中，每个分支28的宽度(对于给定的高度，沿着叶片7的弦的尺寸)在该分支的径向内端部29和该分支的自由端部30之间是大体上恒定的，差在10％以内。分支的厚度(对于给定的高度，沿着垂直于弦的轴线的尺寸)从分支的径向内端部29沿分支的自由端部30的方向减小。
分支28的几何形状被选择为遵循皮层22的几何形状，从而遵循叶片7的几何形状。换句话说，当叶片7被扭曲时，分支28也会被扭曲以遵循叶片7的几何形状(例如参见图4)。因此，两个分支28不一定在同一平面内延伸，并且优选地遵循叶片7的弯度。
主梁21的翼型部分25的高度(沿着桨距轴线Y的尺寸)可以介于空气动力学结构的高度的20％至75％之间，例如约为35％。
可选地，主梁21可以包括更多数量的分支28。然后，附加分支28从主体27径向延伸。
当主梁21包括复合材料时，主梁21的构造适于所使用的材料的类型。特别地，与在金属主梁21情况下相比，分支28可以在叶片7的弦的方向上延伸得更多。此外，可以使用多种纤维增强件来生产主梁21，从而避免了机械加工，并且，与在金属主梁21情况下相比，该主梁21的工作截面将更大。
叶片根部部分24可以具有球状(bulb)形状，即大致凸起或弯曲的形状，该凸起部或弯曲部围绕桨距轴线Y延伸。如果限定了穿过球状部的垂直于桨距轴线Y并穿过球状部的最大横截面的中间平面，则叶片根部部分24的球状部例如可以具有总体上圆形截面。
主梁21可以是中空的。作为变型，仅主梁21的一部分(例如分支28)可以是中空的，主梁21的其余部分可以是实心的。根据另一变型，整个主梁21是实心的。
叶片7还包括从叶片根部部分24延伸到翼型部分25的主体27的结构增强件31。该结构增强件31特别地固定到叶片根部部分24，以在主梁21在支柱部分26内断裂的情况下形成与主梁21的支柱部分26不同的力路径。由于这种不同的力路径，因此结构增强件31使得可以在主梁21在其支柱部分26中断裂(该支柱部分受到很大的应力)的情况下保持叶片7的翼型件。结构增强件31特别地使得可以降低在由于支柱部分26内的疲劳而产生一个或多个裂缝/裂隙的情况下或在鸟类侵袭期间引起的风险。
结构增强件31包括对板(contreplaque)32，该对板被固定在翼型部分25上，以与叶片根部部分24相对地与主体27发生接触。优选地，对板32相对于桨距轴线Y总体上对称并且以桨距轴线Y为中心。作为示例，对板32被压靠在主体27的径向外表面271上、在主梁21的翼型部分25的分支28的径向内端部29之间。
在第一实施例中，结构增强件31包括被紧密地安装在叶片根部部分24和对板32之间的至少一个杆34。优选地，结构增强件31包括被平行地安装在主梁21中的两个杆34。
在该实施例中，槽33形成在主梁21中，该槽被构造成容纳结构增强件31的对应的杆34。每个槽33总体上沿着桨距轴线Y延伸。在结构增强件31包括两个槽33的情况下，槽33在桨距轴线Y的两侧对称地延伸。此外，每个槽33从叶片根部部分24延伸到翼型部分25的芯部，并且通到叶片根部部分24的径向内表面241(对应于抵靠在附接部件9的底部或毂部6的底部上的表面)和主体27的面向对板32的径向外表面271上。因此，槽33是贯通槽。
优选地，杆34和槽33是直线型的，以便于叶片7的制造和组装。槽33例如可以通过对主梁21进行钻孔来制成，因为主梁是金属的。
杆34可以各自包括螺钉34，该螺钉可以使用螺母35固定在对板31上。
为了在主梁21的支柱部分26断裂的情况下形成替代的力路径，对板32包括两个通孔，每个通孔容纳杆34，并且对板被施加抵靠在主体27的径向外表面271上，以将每个通孔面对对应的槽33的出口布置。然后，每个螺钉34插入通孔中的一个中并插入对应的槽33中，使得每个螺钉34的头部支承抵靠在对板32上。然后，每个螺钉34的自由端部从对应的槽33突出。然后，螺母35被拧到每个螺钉34的自由端部上并被拧紧，以通过在主体27的方向上向对板32施加压力来向该对板施加预应力(然而不压坏该对板)。因此，在支柱部分26断裂的情况下，穿过杆34(该杆相对于转子径向延伸)的力在离心力的作用下显著增加，该离心力具有抵靠主体27挤压对板32并因此使翼型件轻微地径向向内移动的效果。因此，翼型件在产生不平衡(机械和/或空气动力学不平衡)的同时被保持，该不平衡可由用于监测发动机行为的系统来检测。
当然，螺钉34和螺母35可以沿另一方向安装，然后螺钉34的头部与叶片根部部分24的径向内表面241接触，同时螺钉的自由端部通过螺母35固定在对板32上。
在该实施例中，对板32可以包括可压缩材料。对板32可以由弹性体制成。作为变型，对板32可以包括有机的蜂窝状结构(例如类型的蜂窝状结构(包括压延成片并用酚醛树脂覆盖的芳纶纤维)，或者包括以下材料中的一种的蜂窝状结构：(聚(对苯二甲苯二甲酰胺)(凯夫拉尔(Kevlar)型)、玻璃纤维、铝)。根据另一变型，对板32由金属制成，例如由与主梁21相同的材料制成。
在图6中通过示例示出的第二实施例中，结构增强件31与主梁21成整体。为此，结构增强件31包括柄部36，该柄部与叶片根部部分24成整体，并且该柄部沿着桨距轴线Y延伸穿过形成在支柱部分26中并且可选地形成在翼型部分25的主体27中的通道37。优选地，柄部36也延伸穿过主体27。
因此，柄部36形成支柱部分26和主体部分27的部段。柄部与叶片根部部分24成整体。另一方面，柄部与支柱部分26的其余部分和主梁21的翼型部分25是分开的和不同的。柄部36也从主体27的径向外表面271突出，对板32被连接到柄部36的自由端部。
柄部36和对板32可以成整体。作为变型，对板32可以例如通过焊接或使用诸如螺钉34的固定构件来添加并固定到柄部36上。
只要该实施例不需要在对板32上施加预应力，该对板可以由与主梁21(和柄部36)相同的材料制成。
具有柄部36和在适当的情况下具有对板32的整体式主梁21特别地可以通过3D打印来获得。在适当的情况下，由可压缩材料制成的层可以被固定在对板32的径向内表面和/或主体27的径向外表面271上，以在次级力路径启动时(即在支柱部分26断裂的情况下)缓冲对板32对主梁21的主体27的冲击。在适当的情况下，由可压缩材料制成的层也可以通过3D打印来制成，并且与对板32和/或主体27成整体。例如，由可压缩材料制成的层可以包括有机来源的(聚丙烯酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚乙烯、碳、聚异氰脲酸酯、聚氨酯等)泡沫或金属来源的(特别是由铝合金制成的)泡沫，或由凯夫拉尔、玻璃纤维或铝制成的类型的蜂窝状结构。
可选地，通道37可以在主梁21的支柱部分26中张开，以便围绕柄部36布置空间38。空间38特别地可以在叶片根部部分24附近具有总体上圆形截面的环形形状，然后空间38的截面(在垂直于桨距轴线Y的平面中)在主体27的方向上减小。空间38可以是空的，或者作为变型，该空间全部或部分地填充有可以包括内腔的填充部件。
柄部36的截面(在垂直于桨距轴线Y的平面中)在支柱部分26和主体27中是大体上恒定的，然后在对板32附近逐渐向外张开。
应当注意，无论结构增强件31的实施例如何，主梁21的叶片根部部分24的形状都是不变的。换句话说，通道37可以仅形成在支柱部分26和主梁21的主体部分27中。此外，不管结构增强件31的实施例如何，支柱部分26和主梁21的翼型部分25的外部形状可以是相同的。另一方面，在结构增强件31与叶片根部部分24成整体的情况下，翼型部分25的主体27被分成三个部分(特别地参见图6)。主体27的第一部分由结构增强件31的柄部36形成。第二部分和第三部分对应于主体27的其余部分并且围绕柄部36延伸。然后，这些第二部分各自在相关联的分支28的延伸部分中延伸，因此，这些第二部分可以全部沿着柄部36分开，并且仅在主梁21的根部部分的水平处连接在一起(参见图6)。
可选地，叶片7还包括填充部件39，该填充部件被布置在空气动力学轮廓结构20的两个皮层22之间、两个分支28和主梁21的翼型部分25的主体27的径向外表面271之间。填充部件39用作空气动力学轮廓结构20的皮层22的支承件。
填充部件39可以由包括内腔的材料制成，例如有机来源的(聚丙烯酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚乙烯、碳、聚异氰脲酸酯、聚氨酯等)泡沫或金属来源的(特别是由铝合金制成的)泡沫，或由凯夫拉尔、玻璃纤维或铝制成的类型的蜂窝状结构。
制造方法的示例
根据本发明的叶片7可以根据以下步骤获得。
在步骤S1期间，制造主梁21和结构增强件31。
在此可以使用任何常规方法(包括机械加工、锻造、成型、铸造或增材制造(3D打印))来生产主梁21。
当结构增强件31包括杆34时，例如通过机械加工在主梁21中形成一个或多个槽33。将先前机械加工的对板32施加在主体27的径向外表面271上，然后将杆34(通常是螺钉34)插入每个孔和每个相关联的槽33中。然后，将螺母35拧到每个杆34的自由端部上，以相对于主梁21阻挡一个或多个杆34和对板32，并且向对板32施加预应力。
作为变型，当通过3D打印来获得主梁21时，可以在制造主梁21的同时来生产结构增强件31。然后，通过3D打印来获得结构增强件31和主梁21，并且该结构增强件和该主梁成整体。
当主梁21包括复合材料时，可以通过在提花型织机上进行三维机织来生产纤维增强件。在机织期间，成束的经纱股(或经纱股)被以多层布置。纬纱股T与经纱股C交织，以将不同层的经纱股C连接在一起。三维机织可以是利用“互锁”机织的机织。“互锁”是指一种机织方式，其中，每层纬纱股将多层经纱股与同一纬纱柱的在机织平面上具有相同运动的所有股相互连接。可以例如通过在主体27的径向外表面271的水平处进行非互连来获得分支28。
可以使用其它类型的已知三维机织，例如特别是在文献WO 2006/136755中描述的那些三维机织。
在步骤S2期间，生产填充部件39，并且将该填充部件布置在主梁21的两个分支28之间并布置成支承抵靠在主梁21的翼型部分25上。在适当的情况下，可以在填充部件39和主梁21之间的界面处施加粘合剂膜。
可以通过在主梁21的分支28之间注射泡沫或者通过添加和固定预先机械加工的填充部件39来生产填充部件39。
作为变型，当通过3D打印来获得主梁21时，可以通过3D打印在步骤S1的同时来获得填充部件39(特别是当该填充部件是金属的时)。在这种变型中，然后，填充部件39、结构增强件31和主梁21可以成整体。
在步骤S3期间，产生空气动力学轮廓结构20的纤维增强件23。可以通过在提花型织机上进行三维机织来生产纤维增强件23。在机织期间，成束的经纱股(或经纱股)被布置成多层。纬纱股T与经纱股C交织，以将不同层的经纱股C互连在一起。三维机织可以是利用“互锁”机织的机织。“互锁”是指一种机织方式，其中，每层纬纱股将多层经纱股与同一纬纱柱的在机织平面上具有相同运动的所有股相互连接。
可以使用其它类型的已知三维机织，例如特别是在文献WO 2006/136755中描述的那些三维机织。
为了使得主梁21能够插入(步骤S4)到空气动力学轮廓结构20中，在纤维增强件23中进行非互连。可以在叶片7的前缘或后缘的水平处、在头部(与叶片根部7相对)处进行非互连。通过在两个不同位置不连接两个连续层的经纱股来获得非互连区域，并且通过纬纱股将非互连区域分开。
然后，对纤维增强件23进行成形(三维变形，以使该纤维增强件具有对应于其最终形状的扭曲形状)。
作为变型，空气动力学轮廓结构20的纤维增强件23可以包括二维机织的、编织的、针织的或层压的纤维布置。特别地，空气动力学轮廓结构20的皮层22的纤维增强件23可以包括预浸层压的复合材料。在实施例的该变型中，不需要进行非互连。
在步骤S4期间，将空气动力学轮廓结构20的纤维增强件23围绕主梁21和填充部件39布置，使得叶片根部部分24和支柱部分26位于纤维增强件23的外部，并且使得翼型部分25位于纤维增强件23的内部。
当通过三维机织来生产纤维增强件12时，有利地通过纤维增强件的非互连插入主梁21和填充部件39，通常当在叶片头部7处进行非互连时从上方插入该主梁和该填充部件。
当纤维增强件23被层压时，预浸复合材料片可以被层压在主梁21和填充部件39上。
在步骤S5期间，将由此获得的由主梁21、空气动力学轮廓结构20的纤维增强件23和填充部件39形成的组件布置在具有最终模制部件(即叶片7)形状的空腔的模具中，并且将塑料材料(空气动力学轮廓结构的“基体”)注射到模具中以浸渍纤维增强件23。可以通过RTM或VARRTM类型的注射技术进行塑料材料的注射。注射的塑料材料例如是包含基体材料的有机前体的热固性液体组合物。有机前体通常呈聚合物(例如树脂)的形式，可选地，该聚合物在溶剂中稀释。
以本身已知的方式，将塑料材料进行加热以例如通过交联引起塑料材料的聚合。为此，模具被布置在烤炉中。然后，对所获得的部件进行脱模且可选地通过机械加工修整，以去除多余的长度并获得具有所需形状的部件，尽管在塑料材料的聚合期间，纤维增强件23的纤维可能收缩。
在步骤S6期间，可以将附接部件9在适当情况下围绕主梁21的叶片根部部分24添加并固定到叶片7的根部上。特别地可以通过机械加工来获得该附接部件以形成空腔，该空腔的形状和尺寸对应于叶片根部部分24的形状和尺寸。可选地，附接部件9可以被生产为两部分，以能够借助于两个专用环(例如通过收缩、螺纹连接、焊接或通过使用夹紧轴环)而围绕叶片根部部分24添加并固定。因此，对附接部件9进行固定的步骤S6可以在注射(步骤S5)之前或之后进行。有利地，构成附接部件9的材料可以不同于主梁21的材料。
然后可以实施叶片7范围端部的常规操作，例如通过机械加工的返工、抗摩擦条的结合、除霜系统的插入或金属前缘和/或后缘护罩的添加。
因此，本发明使得叶片7能够抵抗在飞行阶段期间遇到的机械载荷，其中该机械载荷可能激发叶片7的振动模式。金属主梁21的生产还使得可以在翼型件的底部获得空气动力学轮廓的升阻比，从而使得可以利用常规的环形空气入口套筒正确地向风扇下游的低压压缩机进行供应，并且避免使用偏置扇形套筒。此外，不仅通过在插入主梁21之后注射到纤维增强件中的基体，而且通过限制围绕金属主梁21的截面来确保空气动力学轮廓结构的皮层22的保持。从机械的视角来看，使用这种金属主梁21在相对于其有限质量的扭转刚度方面也是有利的。从工业的视角来看，与使用由复合材料制成的主梁21相比，制造、监测和组装操作显著减少。最后，结构增强件31使得能够防止叶片7的支柱断裂的后果，并且使得能够警告飞行员故障。

Claims (15)

1.一种涡轮机的叶片(7)，所述叶片包括：
-空气动力学轮廓结构(20)，所述空气动力学轮廓结构包括两个面对的皮层(22)，所述皮层(22)包括通过基体致密化的纤维增强件(23)；
-主梁(21)，所述主梁包括叶片根部部分(24)、翼型部分(25)和支柱部分(26)，所述叶片根部部分被构造成安装在所述涡轮机的转子的毂部上，所述翼型部分被布置在所述空气动力学轮廓结构(20)的内部且位于两个皮层(22)之间，所述支柱部分延伸到所述空气动力学轮廓结构(20)的外部且在所述叶片根部部分(24)和所述翼型部分(25)之间，
所述翼型部分(25)包括连接到所述叶片根部部分(24)的主体(27)和从所述主体(27)径向延伸的两个分支；
所述叶片(7)的特征在于，所述叶片还包括结构增强件(31)，所述结构增强件从所述叶片根部部分(24)延伸到所述翼型部分(25)的所述主体(27)，所述结构增强件(31)被固定到所述叶片根部部分(24)，并且被构造成在所述主梁(21)在所述支柱部分(26)内断裂的情况下形成与所述支柱部分(26)不同的力路径。
2.根据权利要求1所述的叶片(7)，其中，所述结构增强件(31)包括对板(32)，所述对板被固定到所述翼型部分(25)，以与所述叶片根部部分(24)相对地与所述主体(27)发生接触。
3.根据权利要求2所述的叶片(7)，其中，所述结构增强件(31)包括被紧密地安装在所述叶片根部部分(24)和所述对板(32)之间的至少一个杆(34)，优选地包括两个平行的杆(34)。
4.根据权利要求3所述的叶片(7)，其中，所述至少一个杆(34)被插入通到所述叶片根部部分(24)的径向内表面(241)上的贯通槽(33)中。
5.根据权利要求3或4所述的叶片(7)，其中，所述至少一个杆(34)是直线型的。
6.根据权利要求1或2所述的叶片(7)，其中，所述结构增强件(31)包括柄部(36)，所述柄部与所述叶片根部部分(24)成整体，并且所述柄部延伸穿过形成在所述支柱部分(26)中并且在适当的情况下形成在所述翼型部分(25)的所述主体(27)中的通道(37)。
7.根据权利要求6与权利要求2结合所述的叶片(7)，其中，所述对板(32)被连接到所述柄部(36)的一个端部。
8.根据权利要求6或7所述的叶片(7)，其中，所述通道(37)在所述主梁(21)的所述支柱部分(26)中张开，以在所述支柱部分(26)中围绕所述柄部(36)布置环形空间(38)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的叶片(7)，其中，所述主梁(21)是金属的。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的叶片(7)，其中，所述叶片还包括填充部件(39)，所述填充部件包括被容纳在所述空气动力学轮廓结构(20)中、在所述翼型部分(25)的两个分支(28)之间的内腔。
11.一种包括毂部(6)和根据权利要求1至10中任一项所述的叶片(7)的风扇(3)，所述叶片从所述毂部(6)径向延伸，每个叶片(7)相对于所述毂部围绕相应的桨距轴线(Y)能旋转地安装。
12.一种燃气涡轮发动机(1)，所述燃气涡轮发动机包括致动机构(8)和根据权利要求11所述的风扇(3)，所述致动机构适于被控制为使所述叶片(7)围绕桨距轴线(Y)旋转，从而改变所述叶片(7)的桨距角。
13.一种飞行器(100)，所述飞行器包括至少一个根据权利要求12所述的燃气涡轮发动机(1)。
14.一种用于制造根据权利要求1至10中任一项所述的叶片(7)的方法，所述方法包括以下步骤：
S1：生产所述主梁(21)和所述结构增强件(31)；
S3：例如通过三维机织来生产所述空气动力学轮廓结构(20)的纤维增强件；
S4：将所述主梁(21)插入所述纤维增强件(23)中，使得所述叶片根部部分(24)位于第一纤维增强件(23)的外部，并且使得所述翼型部分(25)位于第一纤维增强件(23)的内部；以及
S6：将由所述第一纤维增强件(23)和第二纤维增强件(26)形成的组件布置在模具中，并且将基体注射到所述组件中，从而获得所述叶片(7)。
15.根据权利要求14所述的方法，所述方法在步骤S4之前还包括对由材料制成的填充部件进行定位的步骤(S3)，所述填充部件包括位于所述主梁(21)的所述翼型部分(25)的所述分支(28)之间的内腔。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4524499A (en) * 1981-11-16 1985-06-25 Trw Inc. Method of fabricating an aircraft propeller assembly with composite blades
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FR2954271B1 (fr) * 2009-12-21 2012-02-17 Snecma Pale d'helice d'aeronef
FR2962175B1 (fr) * 2010-07-02 2012-08-10 Snecma Aube a longeron composite integre

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