JP2011527400A - ３ｄ複合ブロワ用静翼 - Google Patents

Abstract

本発明は、静翼を製造する方法に関する。前記方法は：単体を３Ｄ製織することによって、長手軸（Ａ）に沿って延在して前記翼のブレードの母材を構成する第一部分（１０）と、第一部分の長手方向末端にあって、前記翼のプラットフォームの母材を形成する第二部分（２０）と、を含む繊維状母材（１）を形成させるステップであって、第二部分（２０）は、第一層（４０）と、第一層に対向していて、前記母材（１）の形成中に切断することなく解除することによって前記第一層（４０）から分離される、第二層（５０）とに形成されるステップと、各々が、前記第一部分（１０）に対して相互に実質的に対称的に、前記長手軸に対して直交する平面内にあるように、および第一層（４０）の第一領域（Ｒｉ）が、前記第一部分（１０）の先縁（１５）の前の第二層（５０）の第二領域（Ｒ２）を覆うように、第一層（４０）および第二層（５０）を折り畳むステップと、前記母材（１）を型の形状に合わせるステップと、前記母材（１）をポリマーマトリクスで緻密化するステップと、を含む。

Description

本発明は、案内翼（出口案内翼／入口案内翼（ＯＧＶ／ＩＧＶ））を製造する方法に関する。

重さの削減が望ましい構造体、たとえばターボ機械において、案内翼（たとえばファン案内翼、低圧案内翼）は、炭素、ガラス、またはＫｅｖｌａｒ（Ｒ）繊維などの繊維によって補強された、ポリマーマトリクスを有する複合材料でできている。このような複合材料は、一般的に使用される軽合金の密度よりも大幅に低い密度であって、これらはより良い機械的性能（剛性および耐破損性に関して）を提供する。

より新しい複合材料は、３Ｄ繊維母材を製造することによって、すなわち繊維を３Ｄで織る、または編むことによって作られる。このような母材はその後、母材の糸が固体ポリマーマトリクス内に埋め込まれている、完成複合部品を作るようにポリマーで緻密化される。

このような緻密化を行うための知られている技術の１つは、たとえば、液体による含浸である：浸出と注入は区別される。

浸出技術では、母材は半型とシートとの間に配置され、その後半型とシートとの間に真空が確立されている間に、液体の形態のポリマー化学前駆体が母材の片側から注入される。真空動作の下で、前駆体は母材全体に拡散し、その後それを固めるように、熱処理によって重合される。注入技術では、母材は型の中に配置され、その後型に充填するために、複数の点を通じて液体前駆体が型内に注入され、続いて熱処理、すなわち樹脂注入成型法（ＲＴＭ）として知られる技術によって重合される。

母材を緻密化するための別の知られている技術は、化学気相浸透である。ここで母材は、ポリマーの前駆体を含有するガスが進入することができる囲いの中に配置される。囲いの中に確立された圧力および温度条件の下で、ガスは母材全体に拡散し、母材の繊維に接触するとポリマーに変化するようになる。

現在、案内翼は、一体型構造ではなく、それとは対照的に複数の部品が組み立てられた構造のものである。したがって、先行技術を表す図５に示されるように、案内翼１００は、少なくとも１つのプラットフォーム１２０とともに、ターボ機械の主軸に対して放射状に延在する羽根１１０を含む。羽根１１０およびプラットフォーム１２０は、３Ｄ複合材料または多層複合材料（ポリマーマトリクスによって相互に接続された予備含浸２Ｄ繊維を積層することによって作られる）の板または殻である。プラットフォーム１２０は、羽根１１０の半径方向末端に、実質的に垂直に、たとえば半径方向内端１１１に位置する。羽根１１０はまた、その半径方向外端に第二プラットフォームを含んでもよい。

欧州特許出願公開第１５２６２８５号明細書

案内翼１００をその半径方向内端および半径方向外端の両方でしっかりと固定する必要がある。こうして、プラットフォーム１２０は、翼１００をシュラウドまたはケーシングに固定するための機械的締め具を受容するのに適した孔１８１、１８２を含む上流域１２５の形状で、羽根１１０の前縁（ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ）１１５を越えて延在する。２つの隣接する案内翼１００の間に空間がないため、これらの孔および前記締め具を翼の間に（すなわち案内翼１００の前縁１１５と後縁（図示せず）との間に位置するプラットフォーム１２０の部分に）配置することが不可能になっているので、孔１８１、１８２は、必然的に上流域１２５内に位置することになる。

羽根１１０およびプラットフォーム１２０は、２つの別の部品である。したがって、これらは互いに結合される必要がある。羽根１１０とプラットフォーム１２０との間の接続は、特にこの接続は直角をなし、そのため応力集中に曝されるため、強くなければならない。したがって、この接続において、図５に示されるような芯材１３０、補強材１３２、および／またはインサートなどの付加的な要素を取り付ける必要がある。この補強材にもかかわらず、羽根１１０とプラットフォーム１２０との間の接続は、当初は分割されていて、接着によって組み立てられた、しばしば異なる材料で作られている要素でできているため、翼１００のその他の部分よりも弱いままである。羽根１１０とプラットフォーム１２０との間の力伝達は、このように不十分にしか保証されていない。さらに、これらの要素を追加することは多数の追加製造作業を必要とし、それによって製造コストが高くなる。

本発明は、これらの欠点を改善、または少なくとも軽減しようとするものである。

本発明は、より容易で安価な案内翼を製造する方法であって、製造された翼が、特に羽根がプラットフォームに接続される箇所において、より良い機械的強度を有し、翼の前縁の前部に位置して支持体に固定されるのに適した領域を含むような方法を目的とする。

この目的は、方法が、単体を３Ｄ製織することによって繊維母材を製造するステップであって、母材は長手軸に沿って延在して翼の羽根の母材を構成する第一部分と、第一部分の長手方向末端に、翼のプラットフォームの母材を構成する第二部分と、を含み、第二部分は、第一層、および第一層に対向して、母材を製造しながら切断することなく外すことによって第一層から分離される、第二層として製造されるステップと、各々が第一部分に対して実質的に互いに対称的に、長手軸に対して直交する面内に、位置するように、および第一層の第一領域が、第一部分の先縁（ｆｒｏｎｔ ｅｄｇｅ）の前の第二層の第二領域を覆うように、第一および第二層を折り畳むステップと、母材を型に一致させるステップと、母材をポリマーマトリクスで緻密化するステップと、を含むということによって達成される。

母材を構成する繊維要素は、特に第一および第二層の間の分離において切断されないため、これらの構成により、翼はより良い機械的強度を有する。このように、繊維要素は第一部分と第二部分との間で連続しており、したがってこれら２つの部分の間で力を伝達することができる。さらに、羽根の縁の前の第一および第二層の間の重複は、プラットフォームをより強くし、したがって翼も強くして、これら２つの層はポリマーマトリクスでの緻密化処理によって互いに接続され、そのため支持体上にしっかりと固定されるのに適している。

有利には、第一層の繊維母材は第一部分に隣接する領域において隆起し、第二層の繊維母材は第一部分に隣接する領域において隆起し、第一部分に隣接する第一層の領域および第二層の領域が、上反りの影響下で第一部分に対してそれぞれの側で対称的な位置を占める傾向となるようになっている。

このように、自然な上反りが第一および第二層に与えられ、羽根に対して直交する面内に、第一部分（羽根）の配向面に対して対称的に、すなわち翼が製造されたときの最終位置にこれらを位置決めする傾向がある。これにより、母材がポリマーマトリクスで緻密化される前に型内に配置されるときに、繊維内の応力を減少させる。これは、その製造方法によって生じる残留応力の少ない翼を提供する。

本発明はまた、複合材料で作られ、繊維構造体によって強化されたポリマーマトリクスを含む案内翼であって、羽根を形成する第一部分と、第一部分の一端に位置して、羽根に対して実質的に直交する面内に延在するプラットフォームを形成する第二部分と、を有する翼を提供する。

本発明によれば、繊維構造体は、繊維構造体を形成する繊維要素の全てが連続的であること、および第二部分を形成する繊維構造体の領域が、羽根の片側の面内および羽根の先縁の前に延在する第一層と、羽根に対して第一層と実質的に対称的に、羽根の片側の面内および羽根の先縁の前に延在する第二層と、を含み、第一層の領域が、羽根の先縁の前の第二層の領域を覆うようになっていることを特徴とする。

非限定的な例によって与えられる実施形態の以下の詳細な説明を読むことにより、本発明をより良く理解することができ、その利点がより明確になる。以下の添付図面を参照することにより、説明する。

部分的に組み立てられているときの、本発明の翼の繊維構造体の模式的斜視図である。 折り畳み前の、本発明の翼の繊維構造体の模式的斜視図である。 折り畳まれているときの、本発明の翼の繊維構造体の模式的斜視図である。 折り畳み後の、本発明の翼の繊維構造体の模式的斜視図である。 部分的に組み立てられているときの、本発明の翼の別の実施形態の繊維構造体の模式的斜視図である。 部分的に組み立てられているときの、本発明の翼の別の実施形態の繊維構造体の模式的斜視図である。 折り畳み前の、本発明の翼の別の実施形態の繊維構造体の模式的斜視図である。 折り畳まれているときの、本発明の翼の別の実施形態の繊維構造体の模式的斜視図である。 折り畳み後の、本発明の翼の別の実施形態の繊維構造体の模式的斜視図である。 本発明の翼の繊維構造体の第一部分の断面を示す、図１Ｂの線ＩＩＩＡ−ＩＩＩＡにおける断面図である。 本発明の翼の繊維構造体の第一部分の別の断面を示す、図１Ｂの線ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢにおける断面図である。 本発明の翼の繊維構造体の第二部分の断面を示す、図１Ｂの線ＩＩＩＣ−ＩＩＩＣにおける断面図である。 本発明の翼の別の実施形態の繊維構造の第二部分の断面を示す、図２Ｃの線ＩＶ−ＩＶにおける断面図である。 先行技術の案内翼の斜視断面図である。

以下の説明において、Ｆ_４１およびＦ_５１の参照符号が付された面は、本発明の翼の構造における中間面を示す。

本発明の案内翼を製造する方法のステップは、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄ、および図１Ｅに模式的に示されている。母材１は、繊維要素で作られた繊維構造体である。これらの繊維要素は、例えば繊維、トウ、または編組マイクロファイバであってもよい。繊維は、例えば炭素繊維、ガラス繊維、ケブラー繊維、またはこれらの繊維の組合せなど、いかなる強化用繊維であってもよい。以下の説明において、母材は繊維の３Ｄ製織によって製造される。あるいは、繊維の３Ｄ製織によって製造されてもよい。

図１Ａに示されるように、母材１は、案内翼の羽根を形成するための第一部分１０を含む。第一部分１０の主要な方向は、長手軸Ａに沿って伸び、第一部分１０は、長手軸Ａの周りでわずかに湾曲した形状である。第一部分１０の幅は、軸Ａに直交する横軸Ｂに沿って伸び、第一部分１０の厚みは、軸ＡおよびＢに直交する軸Ｃに沿って伸びている。第一部分１０の厚みは、その幅および長さと比較して小さいので、第一部分１０は、実質的に、軸ＡおよびＢによって画定される面内に実質的に延在する曲げ板の形状である。

第一部分１０は、軸Ａに沿ったその長さが完成した案内翼に望まれる半径方向寸法と実質的に等しくなるまで織られる。縦糸（繊維）は軸Ａに沿って延在し、横糸（繊維）は軸Ｂに沿って延在する。第一部分１０はこのように、先縁１５と後縁１６との間で、横軸Ｂの方向に延在する。長手軸Ａの方向には、第一部分１０が２つの長手方向末端の間に延在する。

製織は、縦糸が、軸Ａに沿って配向されて、軸Ｃに沿って重複された複数の層の上に延在するように実装され、横糸は軸Ｂに沿って配向されて重複層を形成する、ジャカードタイプの織機において行われる。横糸を搬送する織機のシャトルは、軸Ｂに沿って、縦糸の上および下を通過する往復運動を行う。

図３Ａおよび図３Ｂの上部は、第一部分１０の平面ＡＣ（軸ＡおよびＣによって画定される）の断面である。

図３Ａにおいて、横糸Ｔ_１からＴ_ｎ（これらの図の面に対して直角）は、千鳥配列で配置され、こうして複数の層を形成する。縦糸Ｃ_１１からＣ_１ｍは、複数の前記層をつなげるように、うねる。縦糸Ｃ_１１からＣ_１ｍは、母材の密着を強化するように、軸Ｂに沿ってずらされている。

図３Ｂは、図３Ａの断面に平行で、軸Ｂに沿って前記面からずらされた平面における断面である。横糸Ｔ_１からＴ_ｎが縦糸の片側から反対側に向かって交互に通過するように、縦糸Ｃ_２１からＣ_２ｍが、縦糸Ｃ_１１からＣ_１ｍに対して軸Ｃに沿ってずれていることがわかる。その結果、良好な密着を呈する母材が織られる。

明瞭化のため、図３Ａから図３Ｂに示される縦糸および横糸の数は、減少されている。

図３Ａおよび図３Ｂの縦糸と横糸の配置は、本発明の母材を織る基本原理、すなわち、縦糸が、横糸の複数の重複層をつなげるということ、およびこれらの接続が、横糸が伸びる方向に対して直角に、平面ごとに異なるということを説明するのに役立つことが、特定される。このように、図３Ａおよび図３Ｂが、これらの基本的な製織原理に則ったその他の配置の中で、縦／横糸の可能な１つの配置のみを示していることが理解され得る。したがって、本発明によるその他の製織構成が可能である。

第一部分１０の１つの長手方向末端１１において、前記長手方向末端１１に、３Ｄ繊維構造体の第一突起および３Ｄ繊維構造体の第二突起を形成するように、縦糸が外される。繊維構造体の第一部分１０を２つの突起にするこの分離は、以下に説明されるように、いずれの糸も切断することなく、糸を外すことによってのみ行われる。このようにして、母材１の構造的統一性が、保全される。

その後、これらの突起の各々は、３Ｄ繊維構造体の第一層４０として第一突起を伸長するように、および３Ｄ繊維構造体の第二層５０として第二突起を伸長するように、個別に織り続けられる。第一層４０および第二層５０は、長手軸Ａおよび横軸Ｂによって画定される平面Ｐによって分離される。第一層４０および第二層５０が結合する場所は、軸Ｂに平行であって平面Ｐに含まれる、線分Ｓである。第一層４０および第二層５０は、平面Ｐが第一部分１０の厚みを半分にするように、実質的に等しい厚み（軸Ｃに沿って）である。第一層４０および第二層５０の各々は、第一部分１０の厚みの半分に等しい厚みｅを呈する。

図３Ａおよび図３Ｂの下部は、この縦糸の外しの原理を示す。線分Ｓの下方で、縦糸のうねりの振幅が減少しており、これらの縦糸がいずれも平面Ｐを横断しないようになっている。このように、各シャトルが第一層４０および第二層５０の対応する方を織る、２つの横糸シャトルを使用する必要があることが理解され得る。

第一層４０は、母材１が平面ＰにおいてＬ字型を呈するように、線分Ｓから、軸Ｂに沿った第一部分１０の全幅にわたって、および軸Ｂに沿った先縁１５を越えて、特定の距離にわたって長手軸Ａに沿って延在するように、織り続けられる。第一層４０はこのように、横軸Ｂに沿って延在する第一面４１によって、および第一面４１から線分Ｓを延長する線まで長手軸Ａに沿って延在する第二面４２によって、長手軸Ａの方向に終端する。第一層４０の末端はこのように、平面Ｐ内で３つの側面に接している：すなわち、第一面４１、第二面４２、および第一面４１と平行であって、線分Ｓを延長するように位置している、面Ｆ_４１である。面Ｆ_４１はこのように、第二面４２から先縁１５の近傍まで延在する。

第一層４０の横糸は、このように、後縁１６から第二面４２まで延在する。

同様に、第二層５０は、第一層４０と同じ形状を有して前記第一層に対向する層を形成するように、織り続けられる。この第二層５０は、このように最初から、長手軸Ａに沿って、第一面４１と同じ平面内の第一面５１まで、第一部分１０の全幅にわたって、および横軸Ｂの方向を越えて、第一層４０の第二面４２に到達するまで延在し、それによって前記第二面４２と同じ面内の第二面５２を画定する。

この第二面５２は、長手軸Ａに沿って、第一面５１から線分Ｓを延長する線の高さまで延在する。第二層５０の末端はこのように、平面Ｐ内で３つの側面に接している：すなわち、第一面５１、第二面５２、および面Ｆ_４１と同一平面上にある面Ｆ_５１である。

第二層５０の横糸はこのように、後縁１６から第二面５２まで延在する。

これにより、図１Ａに示される翼が作られる。

その後、第一層４０は、母材１が平面Ｐ内でＪ字型を呈するように、Ｆ_４１から長手軸Ａの方向に沿って伸長される。この伸長は、線分Ｓと第一面４１との間の距離と実質的に等しい距離ｄにわたって行われる。

このように、第一層４０の末端は、今では平面Ｐ内で３つの側面に接している：すなわち、第二面４２、第二面４２から先縁１５の近傍まで古い面Ｆ_４１と平行に延在する第三面４３、および古い面Ｆ_４１から第三面４３まで、第二面４２と平行に、先縁１５の直前まで延在している第四面４４である（図１Ｂ参照）。

実際には、第一層４０は、第一面４１から第三面４３まで延在する縦糸を使用することによって、面Ｆ_４１から伸長される。第一層４０の末端における縦糸のシャトルはこのように、翼の第一部分１０の横糸に遭遇せずに、第四面４４と第二面４２との間の往復運動を行う。

このように、軸Ｂに対して直交し、先縁１５の直前に位置すると画定される平面Ｑ（図１Ａ参照）に関して、第一層４０の末端における横糸は、平面Ｑを通過しない。

同様に、第二層５０は、第一層４０と同じ形状を有して前記第一層に対向する層を形成するように、織り続けられる。このように、第二層５０の末端は、平面Ｐにおいて３つの側面に接する：すなわち、第一層４０の第二面４２と同じ平面上の第二面５２、第一層４０の第三面４３と同一平面上の第三面５３、および第一層４０の第四面４４と同一平面上の第四面５４である（図１Ｂ参照）。

実際には、第二層５０は、第一面５１から第三面５３まで延在する縦糸を使用することによって、面Ｆ_５１から伸長される。縦糸のシャトルはこのように、平面Ｑを通過せずに、第四面５４と第二面５２との間の往復運動を行う。

第一層４０および第二層５０は、案内翼のプラットフォームを形成することになる母材１の第二部分２０を構成する。先縁１５および第四面４４および５４によって画定される空間は、第一部分１０から第二部分２０を分離する経路３０を形成する。平面Ｑの前にあって第一面４１、第二面４２、第三面４３、および第四面４４によって画定される、第一層４０の領域は、第一領域Ｒ_１を構成する。

平面Ｑの前にあって、第一面５１、第二面５２、第三面５３、および第四面５４によって画定される、第二層５０の領域は、第二領域Ｒ_２を構成する。

第一領域Ｒ_１および第二領域Ｒ_２は、以下に説明されるように、羽根の先縁１５の前のプラットフォームの一部を再構成するように、完全に重複するように設計されている。

プラットフォームは一定の厚みである必要があり、そのため第一領域Ｒ_１および第二領域Ｒ_２の厚みは変化する必要がある。

このように、第一領域Ｒ_１の厚みは、第一面４１における厚みｅから第三面４３におけるほぼゼロの厚みまで、直線的に減少する。

第二領域Ｒ_２に対向する第一領域Ｒ_１の面、すなわち平面Ｐ内にあるその面は、第一内面４６と称される。第一内面４６とは反対側の第一領域Ｒ_１の面は、第一外面４７と称される。第一領域Ｒ_１の厚みの減少は、平面Ｐに接近する第一外面４７によって実現される。第一内面４６は、第一面４１に対して直交する、平面Ｐ内に残留する。第一領域Ｒ_１の形状は、図１Ｂに示される。

この実質的に直線的な厚みの減少は、このように、当業者にとって知られている方法を使用して外すことによって得られる（そのような方法の一例は、欧州特許出願公開第１５２６２８５号明細書に記載されている）。縦糸Ｃ_ｉｊの振幅は、縦糸がより少ない横糸Ｔ_ｎの層を横断するように、第一面４１から第三面４３に近づくにつれて次第に減少する。同時に、縦糸シャトルの往復運動の数も減少する。この状態は、断面ＡＣでの第一領域Ｒ_１の断面である、図３Ｃに示されている。

この厚みの減少は、母材の厚みが、軸Ｂに沿って、羽根（第一部分１０）と一致して位置する第一層４０の領域から第一領域Ｒ_１へ進むにつれて、平面Ｑ内で変化することを暗示している。平面Ｑと平行な、羽根を伸長しながら位置している第一層の領域は、矩形断面であるのに対して、第一領域Ｒ_１は、台形断面である。平面Ｑ内の第一層４０の厚みの変化は、第二面４２と平行な第一リム４５を形成する（図１Ａ参照）。この厚みの減少は、外しによって得られる：縦糸の振幅は、平面Ｑのそばで減少し、羽根を伸長するように位置する第一層４０の領域から来る横糸は、第一リム４５を形成するために、平面Ｑの高さの後に戻る。

同様に、第二領域Ｒ_２の厚みは、第一面５１の厚みｅから第三面５３におけるほぼゼロの厚みまで、直線的に減少する。第一領域Ｒ_１に対向する第二領域Ｒ_２の面は、第二内面５６と称される。第二内面５６とは反対側の第二領域Ｒ_２の面は、第二外面５７と称される。第一領域Ｒ_１の厚みは、第二内面５６を第二外面５７に接近させることによって減少する。第二外面５７は、第一面５１に対して直交する、平面Ｐと平行な面内に残留する。第二領域Ｒ_２の形状は、図１Ｂに示される。

厚みにおけるこの実質的に直線的な減少は、第一領域Ｒ_１に関しては、このように外しによって得られる。縦糸Ｃ_ｉｊの振幅は、縦糸がより少ない横糸Ｔ_ｎの層を横断するように、第一面５１から第二面５３に近づくにつれて、次第に減少する。同時に、横糸シャトルの往復運動の数も減少する。この状態は、断面ＡＣでの第二領域Ｒ_２の断面である、図３Ｃに示されている。

この厚みの減少は、母材が、軸Ｂに沿って、羽根（第一部分１０）を伸長するように位置する第二層５０の領域から第二領域Ｒ_２へ進むにつれて、平面Ｑ内で変化する厚みであることを暗示している。平面Ｑにおける第二層５０の厚みの変化は、第二面５２と平行な第二リム５５を形成する（図１Ａ参照）。この厚みの減少は、第一領域Ｒ_１の外し方と同様の外しによって得られる。

図１Ｂは、折り畳まれる前の、完成した翼を示す。

案内翼を製造する方法における次のステップは、以下に示されるように、第一層４０および第二層５０を折り畳むことからなる。

第一層４０は、第一層４０が第一部分１０に対して直交する面内、すなわち横軸Ｂおよび厚み軸Ｃによって画定される面内に位置するまで、第一縁４１が平面Ｐから離れるように、線分Ｓの周りを回旋する。第一領域Ｒ_１の半分（古い面Ｆ_４１、第二面４２、第三面４３、および第四面４４によって画定される半分）はこうして、第一部分１０の反対側（すなわち軸ＡおよびＢによって画定される平面のもう一方の側）に移動する。

同様に、第二層５０は、第二層５０が第一部分１０に対して直交する平面内、すなわち現在第一層４０を含むのと同じ平面内に位置するまで、第一縁５１を平面Ｐから遠ざけるように線分Ｓの周りを回旋し、すなわち第一層４０とは逆の回転方向に回旋する。第二領域Ｒ_２の半分（古い面Ｆ_５１、第二面５２、第三面５３、および第四面５４によって画定される半分）はこうして、第一部分１０の反対側に移動する。

線分Ｓはこのように、第一層４０および第二層５０が、９０°の振幅を有する角度を通じて互いに逆方向にその周りを回旋する蝶番の役割を果たす。図１Ｃは、回旋中の中間段階における第一層４０および第二層５０を示す。

このように、回旋過程の最後に、第一層４０の第一領域Ｒ_１が、横軸Ｂおよび厚み軸Ｃによって画定される平面内の第二層５０の第二領域Ｒ_２に対向することが、理解できる。その結果、第一層４０および第二層５０は、図１Ｄに示されるように、厚みｅの新たな層を形成するように、第一領域Ｒ_１および第二領域Ｒ_２の範囲にわたって、互いに重なり合う。外面４７はこうして、内面５６と完全に接触する。第四面４４はこうして第二リム５５と接触し、第四面５４は第一リム４５と接触する。

図１Ａから図１Ｄと同様に、図２Ａから図２Ｅは、本発明の別の実施における案内翼を製造する方法のステップを示す。

図２Ａに示されるように、第一層４０および第二層５０の両方の第一部分１０を平面Ｑまで織ること、ならびに第一層４０および第二層５０を外すことは、図１Ａに示される実施について記載されたのと同じ方法で行われる。

したがって、図３Ａおよび図３Ｂは、本実施に等しく適用される。

このように、第一層４０は、母材１が平面ＰにおいてＬ字型を有するように、線分Ｓから、軸Ｂに沿った第一部分１０の全幅にわたって、および軸Ｂに沿った平面Ｑを越えて、特定の距離にわたって長手軸Ａに沿って延在するように、織り続けられる。第一層４０はこうして、図２Ｂに見られるように、横軸Ｂに沿って延在する第一面４１によって、および第一面４１から線分Ｓを延長する線の高さまで長手軸Ａに沿って延在する第二面４２によって、長手軸Ａの方向に終端する。第一層４０の末端はこのように、平面Ｐ内で３つの側面に接している：すなわち、第一面４１、第二面４２、および第一面４１と平行であって線分Ｓを延長する、面Ｆ_４１である。面Ｆ_４１はこのように、第二面４２から先縁１５の近傍まで延在する。第一層４０の横糸はこのように、後縁１６から第二面４２まで延在する。

同様に、第二層５０は、母材１が平面ＰにおいてＬ字型を有するように、第一層４０と同じように織り続けられる。したがって第二層５０は、長手軸Ａの方向では第一部分１０の全幅にわたって第一面４１と同じ平面を占める第一面５１において終端し、さらに横軸Ｂの方向では第一層４０の第二面４２の高さまで到達し、こうして第二面４２と同じ平面に第二面５２を画定する。

この第二面５２は、第一面５１から線分Ｓを延長する線の高さまで、長手軸Ａに沿って延在する。

第二層５０の末端はこのように、平面Ｐ内で３つの側面に接している：すなわち、第一面５１、第二面５２、および第一面５１と平行であって線分Ｓを延長する面Ｆ_５１である。面Ｆ_５１はこのように、第二面５２から先縁１５の近傍まで延在する。第二層５０の横糸はこのように、後縁１６から第二面５２まで延在する。

これにより、図２Ｂに示される翼を製造する。

しかしながら、図１Ａから図１Ｄに示される実施とは異なり、第一層４０は、平面Ｑではなく、以下のように画定される平面Ｒにおけるその厚みの変化を受ける：平面Ｒは、平面Ｑに含まれて線分Ｓと交差する、軸Ｃと平行な軸Ｔの周りで平面Ｑを回旋させることによって得られる。この平面Ｒは、第一面４１と第二面４２との間に交差線分を含むように、平面Ｑに対して傾斜している。平面Ｑ、平面Ｒ、および面４２の間に位置する第一層４０の領域はこのように、その斜辺が平面Ｑ内にある、平面Ｐ内の直角三角形を形成する（図２Ａ参照）。

平面Ｒ内の厚みの変化は、以下に記載される。第一面４１のそばの平面Ｒの面において、第一層４０は、断面が実質的に矩形であり、ｅに等しい均一な厚みである。この断面の矩形は、軸Ｔに沿って長さｅの一辺、ならびに第一面４１および第二面４２の交差線分に沿って長さｅの対辺を有する。これら二辺は、平面Ｐ内の一辺によって、およびそれと平行な一辺によって接続されている。平面Ｒの別の面では、第一層４０は台形型の断面となっており、台形は以下のように画定されるこの断面を形成する：第一面４１および第二面４２の交差線分に沿った長さｅの辺、および平面Ｐ内に位置する辺を（平面Ｒの別の面上の断面における）矩形と共有する。軸Ｔに沿って、台形はｅ／２に等しい長さの一辺を有し、この辺は、斜辺を通じて対辺に接続される。したがって台形は、ｅとｅ／２との間で直線的に変化する、軸Ｃに沿った幅を有する。

平面Ｒ内の第一層４０の厚みの変化はこのように、軸Ｔ上で最大値であってｅ／２に等しく、第二面４２でゼロに等しい。平面Ｒ内の第一層４０の厚みの変化は、第一リム４４を形成する（図２Ａ参照）。厚みにおけるこの変化は、外しによって得られる：第一面４１から来る縦糸Ｃ_ｉｊの振幅は、縦糸がより少ない横糸Ｔ_ｎの層を横断するように、平面Ｒを通過するにつれて減少する。同時に、羽根を伸長するように位置するように位置する第一層４０の領域から来る横糸は、第一リム４５を形成するように、平面Ｒに戻ってくる。この状態は、断面ＡＣでの第一層４０の断面である、図４に示されている。

同様に、第二層５０は、矩形断面から台形断面へとつながる、平面Ｒの厚みの変化を受ける。この断面を形成する台形は、以下のように画定される：（平面Ｒの別の面の断面の）矩形と共通で、第一面４１および第二面４２の間の交差線分において長さｅの辺、および平面Ｐ内に位置する辺の対辺を共有する。軸Ｔに沿って、台形はｅ／２に等しい長さの一辺を有し、この辺は、斜辺を通じて対辺に接続される。したがって台形は、ｅとｅ／２との間で直線的に変化する、軸Ｃに沿った幅を有する。第二層５０の台形および第一層４０の台形は、このように重複可能である。

平面Ｒ内の第二層５０の厚みの変化は、第二リム５４を形成する（図２Ａ参照）。厚みにおけるこの変化は、第一層４０と同様に、外しによって得られる。この状態は、断面ＡＣでの第二層５０の断面を示す、図４に示されている。

面Ｆ_４１から始まり、第一層４０はその後、母材１が平面ＰにおいてＪ字型を呈するように、長手軸Ａの方向に沿って織ることによって伸長される。第一層４０が軸Ａに沿って面Ｆ_４１から伸長される距離は、線分Ｔに位置する面Ｆ_４１の末端と（第二面４２の）面Ｆ_４１の反対側の末端との間で直線的に変化する。このように、第一層４０は線分Ｔにおいて伸長されず、第二面４２において距離ｄにわたって伸長される。距離ｄは、面Ｆ_４１と第一面４１との間の距離である。第一層４０の末端はこのように、第二面４２から線分Ｔまで延在する第三面４３によって画定される。面Ｆ_４１、第二面４２，および第三面４３は、その斜辺が第三面４３によって構成されている、平面Ｐ内の直角三角形を画定する。

実際には、第一層４０は、第一面４１から第三面４３まで延在する縦糸を使用して、第一面Ｆ_４１から伸長される。したがって、第一層４０の末端用の縦糸シャトルは、第三面４３と第二面４２との間の往復運動を行う。

同様に、第二層５０は、第一層４０と同じ形状を有して前記第一層に対向する層を形成するように長手軸Ａの方向に沿って、面Ｆ_５１から織り続けられる。このように、第二層５０は線分Ｔにおいて伸長されず、第一面５２から距離ｄにわたって伸長される。第二層５０の末端は、第二面５２から線分Ｔまで延在する第三面５３によって画定される。面Ｆ_５１、第二面５２，および第三面５３はこのように、平面Ｐと平行な平面内にあって、第三面５３によって構成される斜辺を有する、直角三角形を画定する。

第二層５０は、第一層４０に使用されるのと同じように織ることによって、面Ｆ_５１から伸長される。

第一層４０および第二層５０は、案内翼のプラットフォームを形成するのに役立つ母材１の第二部分２０を構成する。

平面Ｒ、第二面４２、および第三面４３によって画定される第一層４０の領域は、第一領域Ｒ_１を構成する。

平面Ｒ、第二面５２、および第三面５３によって画定される第二層５０の領域は、第二領域Ｒ_２を構成する。

第一領域Ｒ_１および第二領域Ｒ_２は、完全に重複するように設計されており、それによって、以下に説明されるように、羽根の先縁１５の前方のプラットフォームの部分を構成するのに貢献する。

プラットフォームは一定の厚みである必要があり、そのため、以下に説明されるように、第一領域Ｒ_１および第二領域Ｒ_２の厚みは変化する必要がある。

第二領域Ｒ_２に対向する第一領域Ｒ_１の面、すなわち平面Ｐ内に位置する面は、第一内面４６と称される。第一内面４６と反対側の第二領域Ｒ_１の面は、第一外面４７と称される。

第二面４２に沿った第一領域Ｒ_１の厚みは、（第一面４１における）厚みｅから、第一面４１から軸Ａに沿って測定された距離２×ｄにおけるほぼゼロの厚みまで直線的に減少する。第二面４２はこのように三角形である。

第三面４３に沿った第一領域Ｒ_１の厚みは、線分Ｔにおいて実質的にｅ／２に等しい厚みから、第三面４３が第二面４２に結合する場所においてほぼゼロである厚みまで直線的に減少する。第三面４３はこのように三角形であり、その頂点の１つは第二面４２の頂点と共通である。この頂点はＳ_１と称される。

第二面４２、第三面４３、第一内面４６、および第一外面４７はこのように、平面Ｒ内に位置する台形型の底辺および頂点Ｓ_１のピラミッドを形成する。第一領域Ｒ_１の形状は、図２Ｃに示されている。

第一領域Ｒ_１の厚みにおける実質的に直線的な減少は、外しによって得られる。縦糸Ｃ_ｉｊの振幅は、縦糸がより少ない横糸Ｔ_ｎの層を横断するように、平面Ｒから第三面５３に近づくにつれて減少する。同時に、横糸シャトルの往復運動の数も減少する。この状態は、断面ＡＣでの第一領域Ｒ_１の断面である、図４に示されている。

第二領域Ｒ_２の厚みは、第一領域Ｒ_１の厚みと同じように変化する。

第一領域Ｒ_１に対向する第二領域Ｒ_２の面は、第二内面５６と称される。第二内面５６と反対側の第二領域Ｒ_２の面は、第二外面５７と称される。第二外面５７は、第一面４１に対して直交する、平面Ｐと平行な面内に存在する。

第二面５２に沿った第二領域Ｒ_２の厚みは、（第一面５１における）厚みｅから、第一面５１から軸Ａに沿って測定された距離２×ｄにおけるほぼゼロの厚みまで、直線的に減少する。第二面５２はこのように三角形である。

第三面５３に沿った第二領域Ｒ_２の厚みは、線分Ｔにおいて実質的にｅ／２に等しい厚みから、第三面５３が第二面５２に結合する場所においてほぼゼロである厚みまで、直線的に減少する。第三面５３はこのように、その頂点の１つが第二面５２の頂点と共通な三角形である。この頂点はＳ_２と称される。

第二面５２、第三面５３、第二内面５６、および第二外面５７はこのように、平面Ｒ内に位置する台形型の底辺上の、Ｓ_２に頂点を有する、ピラミッドを形成する。第二領域Ｒ_２の形状は、図２Ｃに示されている。

第二領域Ｒ_２の厚みの実質的に直線的な減少は、第一領域Ｒ_１について言えば、外しによって得られる。この状態は、断面ＡＣでの第二領域Ｒ_２の断面を示す、図４に示されている。

図２Ｃは、折り畳み前の完成した翼を示す。

案内翼を製造する方法における次のステップは、以下に記載されるように、第一層４０および第二層５０を折り畳むことからなる。

第一層４０は、第二層４０が第一部分１０に対しておよび軸Ａに対して直交する面内、すなわち横軸Ｂおよび厚み軸Ｃによって画定される面内に位置するまで、第一縁４１を平面Ｐから遠ざけるように線分Ｓの周りを回旋させられる。第一領域Ｒ_１の半分（古い面Ｆ_４１、第二面４２、および第三面４３によって画定される半分）はこうして、第一部分１０の反対側（すなわち軸ＡおよびＢによって画定される平面Ｐのもう一方の側）に移動する。

同様に、第二層５０は、第二層５０が第一部分１０に対して直交する平面内、すなわち現在第一層４０を含むのと同じ平面内位置するまで、第一縁５１を平面Ｐから遠ざけるように、すなわち第一層４０の回旋とは逆の回旋方向に、線分Ｓの周りを回旋させられる。第二領域Ｒ_２の半分（古い面Ｆ_５１、第二面５２、第三面５３によって画定される半分）はこうして、平面Ｐの別の側に移動する。

線分Ｓはこのように、第一層４０および第二層５０が、各々９０°の振幅を有して、それぞれの角度を通じて互いに逆方向にその周りを回旋する、蝶番の役割を果たす。これら２つの層はこのように、第一部分１０に対して対称的な位置を占有する。

図２Ｄは、その回旋の中間段階における第一層４０および第二層５０を示す。

この回旋過程の最後に、第二層４０の第一領域Ｒ_１が、横軸Ｂおよび厚み軸Ｃによって画定される平面内の第二層５０の第二領域Ｒ_２に対向することが理解できる。その結果、第一層４０および第二層５０は、図２Ｄに示されるように、厚みｅの新たな層を形成するように、第一領域Ｒ_１および第二領域Ｒ_２の範囲にわたって、互いに重なり合う。第一外面４７はこうして、第二内面５６と完全に接触する。第一層４０の第三面４３はこうして第二リム５４と完全に接触し、第二層５０の第三面５３はこうして第一リム４４と完全に接触する。

上述の両方の実施において、第一領域Ｒ_１は、基本的に内面５６および外面４７を含む平面内で、第二領域Ｒ_２と接触する。第一層４０が第二層５０を覆う表面は、このように基本的に平坦である。

あるいは、第一領域Ｒ_１および第二領域Ｒ_２は、これらの領域の厚みの合計が軸Ａと平行ないずれかの軸と実質的に完全に等しいままであるという条件で、これらの領域の厚みを非直線的に（たとえば段階的に）変化させながら、互いに覆ってもよい。このように、第一領域Ｒ_１が第二領域Ｒ_２を覆うこの領域の厚みは、繊維構造体の第二部分２０から作られるプラットフォームの厚みが実質的に一定であるように、第一層４０の、または第二層５０の（最大）厚みと実質的に等しい。

母材が、その最終的な形状にかなり近い形状（すなわち、第一層４０および第二層５０によって構成されるプラットフォームが実質的に羽根１０に対して直交する形状）を有するように、このように一致させられると、この母材は、最終形状に対応する形状の型の中に配置される。母材はその後、上述の知られている技術（液体による含浸、または化学気相浸透）の１つを使用して緻密化される。

第一層４０の第一領域Ｒ_１が、羽根の先縁１５の前に位置するプラットフォームの部分の全てを構成する、実質的に矩形の領域の上の第二層５０の第二領域Ｒ_２を覆う実施が、上述されている。

また、第一層４０の第一領域Ｒ_１が、羽根の先縁１５のから前方向に向かって広がる、実質的に三角形の領域の上の第二層５０の第二領域Ｒ_２を覆う実施も記載されている。

一般的に、本発明は、第一層４０の第一領域Ｒ_１が、羽根の先縁１５の前の第二層５０の第二領域Ｒ_２を覆っている翼に関する。第一層４０および第二層５０は、実質的に同じ体積および形状のものである。

あるいは、第一層４０および第二層５０は、異なる体積または形状のものであってもよい。

上述において、本発明の翼を構成する母材を作るための、３Ｄ製織の一技術が記載されている。同じ形状の母材が得られれば、その他の３Ｄ製織技術も等しく使用されることが可能である。

緻密化作業の前に、上述のように作られた母材に、軸Ａの孔８１および８２を作ることが可能であり、孔は第一領域Ｒ_１および第二領域Ｒ_２を通過して、羽根の先縁１５の前方の平面Ｐの両側（図１Ｄおよび図２Ｄ）に位置している。例示により、これらの孔の各々は、孔の直径に等しい直径のシリンダによって母材の繊維に間隔を空けることによって、またはそのようなシリンダの周りで製織することによって作られてもよい。母材およびシリンダはその後、翼がそのプラットフォーム内のこれらシリンダの位置において２つの孔を含むような方法で、緻密化の前に型内に配置される。孔８１、８２は、翼をその支持体に機械的に固定できるようにするボルトを受けるためのものである。

有利には、孔８１および８２は、これらの各々が第一層４０および第二層５０の両方を通過するように（すなわち、これらの各々が第一領域Ｒ_１および第二領域Ｒ_２を通過するように）、位置決めされる。このように、これらの孔を通るボルト（またはいずれかの別の機械的締結装置）は、プラットフォームをその支持体に固定するのに加えて、第一層４０および第二層５０をまとめて保持するのに貢献する。

上述の方法による、第一部分１０の長手方向末端１１に第一層４０および第二層５０を備える母材１の製造は、母材１の別の長手方向末端においても実行されてもよい。このように、母材１を型内に一致させる前に、別のプラットフォームを形成するために、第三部分が第二部分２０と類似の方法で作られるが、しかし第一部分１０の別の長手方向末端に位置する。この修正された母材はその後、それを受けるのに適した型の中に置かれ、そしてポリマーマトリクスで緻密化される。

図１Ａから図１Ｄおよび図２Ａから図２Ｅにおいて、第一部分１０は、軸Ａの周りで湾曲しているように示されている。通常、第一部分１０は、その羽根にとって望ましい形状に応じて、より複雑な形状（複数の軸の周りの屈曲）であってもよい。

特定の用途において、第一部分１０は、先縁１５に適合する金属製前縁を含む。

本発明はまた、少なくとも１つの本発明による案内翼を含むターボ機械を提供する。

Claims (13)

1. 案内翼を製造する方法であって、
   ａ）単体を３Ｄ製織することによって繊維母材（１）を製造するステップであって、母材が、長手軸（Ａ）に沿って延在して前記翼の羽根用の母材を構成する第一部分（１０）と、前記第一部分（１０）の長手方向末端（１１）に、前記翼のプラットフォーム用の母材を構成する第二部分（２０）と、を含み、第二部分（２０）は、第一層（４０）、および第一層に対向して、前記母材（１）を製造しながら切断することなく外すことによって前記第一層（４０）から分離される第二層（５０）として製造されるステップと、
   ｂ）第一および第二層（４０、５０）の各々が、前記第一部分（１０）に対して実質的に互いに対称的に、前記長手軸に対して直交する平面内に位置するように、および第一層（４０）の第一領域（Ｒ_１）が、前記第一部分（１０）の先縁（１５）の前の第二層（５０）の第二領域（Ｒ_２）を覆うように、第一および第二層（４０、５０）を折り畳むステップと、
   ｃ）前記母材（１）を型内に一致させるステップと、
   ｄ）前記母材（１）をポリマーマトリクスで緻密化するステップと、を含むことを特徴とする、方法。
2. 第一層（４０）および第二層（５０）が実質的に同じ体積および形状であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記第一層（４０）の繊維母材が前記第一部分（１０）に隣接する領域において隆起し、前記第二層（５０）の繊維母材が前記第一部分（１０）に隣接する領域において隆起し、前記第一部分（１０）に隣接する第一層（４０）の前記領域および第二層（５０）の前記領域が、上反りの影響下で第一部分に対してそれぞれの側で対称的な位置を占める傾向となるようになっていることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記母材（１）を型に一致させるステップに先立って、前記第一部分（１０）のもう１つの長手方向末端に位置する第三部分が、別のプラットフォームを形成する目的のため、前記第二部分（２０）と類似の方法で作られることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第一部分（１０）が、前記先縁（１５）に金属製前縁を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 繊維構造体によって補強されたポリマーマトリクスを含む複合材料で作られた案内翼であって、前記翼が、羽根を形成する第一部分（１０）と、第一部分（１０）の長手方向末端に位置して前記羽根に対して実質的に直交する面内に延在するプラットフォームを形成する第二部分（２０）とを含み、前記繊維構造体は、前記繊維構造体を形成する繊維要素の全てが連続的であること、および第二部分を形成する繊維構造体の領域が、前記羽根の片側の前記面内および前記羽根の先縁（１５）の前に延在する第一層（４０）と、前記羽根に対して前記第一層（４０）と実質的に対称的に、前記羽根の片側の前記面内および前記羽根の前記先縁（１５）の前に延在する第二層（５０）と、を含み、前記第一層（４０）の第一領域（Ｒ_１）が、前記先縁（１５）の前の前記第二層の第二領域（Ｒ_２）を覆うようになっていることを特徴とする、案内翼。
7. 前記第一層（４０）および前記第二層（５０）が実質的に同じ体積および形状であることを特徴とする、請求項６に記載の案内翼。
8. 第一層（４０）の前記第一領域（Ｒ_１）が、羽根の前記先縁（１５）の前に位置するプラットフォームの全ての部分を構成する、実質的に矩形の領域にわたって第二層（５０）の前記第二領域（Ｒ_２）を覆うことを特徴とする、請求項６または７に記載の案内翼。
9. 第一層（４０）の前記第一領域（Ｒ_１）が、羽根の前記先縁から前方に広がる、実質的に三角形の領域にわたって第二層（５０）の前記第二領域（Ｒ_２）を覆うことを特徴とする、請求項６または７に記載の案内翼。
10. 前記第一層（４０）が前記第二層（５０）を覆っている表面が、実質的に平坦であることを特徴とする、請求項６から９のいずれか一項に記載の案内翼。
11. 前記第二部分（２０）と類似しており、前記第一部分（１０）のもう１つの長手方向末端に位置する第三部分をさらに含み、前記第三部分が別のプラットフォームを形成するのに役立つことを特徴とする、請求項６から１０のいずれか一項に記載の案内翼。
12. 前記羽根が、前記先縁（１５）に適合する金属製前縁を含むことを特徴とする、請求項６から１１のいずれか一項に記載の案内翼。
13. 請求項６から１２のいずれか一項に記載の案内翼を少なくとも１つ含む、ターボ機械。

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