JP2015505916A - ３次元織りによって単一部片として織られた繊維構造物、および複合材料部品製作へのその応用 - Google Patents

Abstract

３次元織りによって単一部片として織られた繊維構造物において、第１横糸が、非相互連結区域（１６）に隣接する繊維構造物（１０）の第１部位（１２）内の縦糸層、ならびに非相互連結区域を越えて繊維構造物の第２部位（１４）の縦糸層と相互連結し、第２の横糸が、非相互連結区域に隣接する繊維構造物の第２部位（１４）の縦糸層、ならびに非相互連結区域を越えて繊維構造物の第１部位（１２）の縦糸層と相互連結し、そのようにして第１横糸と第２横糸の経路が、繊維構造物内で非相互連結区域の端部から延在する少なくとも１つの移行区域（１８）内で交差するようにする。移行区域は、隣接し合う縦糸カラム間のピッチ（ｐ）よりも長い距離にわたって横糸方向に延在する。

Description

本発明は、特に複合材料部品を製作するために、３次元（３Ｄ）織りによって単一部片として織られた繊維構造物を作成することに関する。本発明の特定の応用分野は、以下に限られる訳ではないが、航空機または航空エンジン用、特に航空機のタービンエンジン用の複合材料部品のプリフォーム用の繊維構造物を作成することにある。

よく知られている方法では、繊維プリフォームを作成し、プリフォームをマトリックスで高密度化することによって複合材料部品が得られることができる。目的の用途によって、プリフォームはガラス、炭素、またはセラミック繊維で作成されることができ、マトリックスは有機材料（ポリマー）、炭素、またはセラミックで作成されることができる。

形状が比較的複雑な部品については、３次元織りまたは多層織りによって繊維構造物または繊維ブランクを単一部片として作成し、ブランクを成形して、製作されるべき部品の形状に近い形状を有する繊維プリフォームを得ることが知られている。

このような成形をし易くするために、かつ織り糸の切れを引き起こして機械的強度の低下を招く切開を回避するために、繊維構造物が織られている間にその中に１つまたは複数の非相互連結区域を残すことが知られている。このような非相互連結区域は、隣接する織り糸層の相互連結を局部的に省き、それによって非相互連結区域に隣接する繊維構造物の部位を開け広げることを可能にすることによって得られることができる。

非相互連結区域を備えた織物構造物から形状の複雑な複合材料部品を作成することは、特に国際公開第２０１０／０６１１３９号パンフレットおよび国際公開第２０１０／１０３２１３号パンフレットで述べられている。

それにも関わらず、非相互連結区域によって分離された部位を開け広げることによって繊維構造物を成形することは、そのような成形の実施中に、非相互連結区域の端部に脆弱さを発生させ、応力を受ける織り糸上に過剰レベルの応力を発生させる可能性がある。

国際公開第２０１０／０６１１３９号 国際公開第２０１０／１０３２１３号

本発明の目的はこのような欠点を改善することである。

本発明の第１の態様では、この目的は、３次元織りによって単一部片として織られた繊維構造物にして、両表面を有し、
複数の縦糸層を有し、繊維構造物の厚みの第１部位をその両表面間に形成する第１部位と、
複数の縦糸層を有し、繊維構造物の厚みの第２部位を形成する第２部位であって、縦糸は、第１部位と第２部位の縦糸をそれぞれが含むカラム内に配置される、第２部位と、
一組の横糸であって、第１部位と第２部位の縦糸層と相互連結すると同時に、繊維構造物の縁部から非相互連結区域の端部まで横糸方向に繊維構造物の寸法の一部位にわたって第１部位と第２部位を分離する少なくとも１つの非相互連結区域を残す、一組の横糸とを有する繊維構造物であって、
繊維構造物内の各平面内で、
１つまたは複数の同じ第１横糸が、非相互連結区域に隣接する繊維構造物の第１部位の縦糸層、ならびに非相互連結区域を越えて繊維構造物の第２部位の縦糸層と相互連結し、
１つまたは複数の同じ第２縦糸が、非相互連結区域に隣接する繊維構造物の第２部位の横糸層、ならびに非相互連結区域を越えて繊維構造物の第１部位の縦糸層と相互連結し、
そのようにして第１横糸（複数可）と第２横糸（複数可）の経路が、繊維構造物内で非相互連結区域の端部から延在する少なくとも１つの移行区域内で交差するようにし、
移行区域は、隣接し合う縦糸カラム間のピッチよりも長い距離にわたって横糸方向に延在する、繊維構造物によって達成される。

非相互連結区域の端部に隣接する移行区域内の横糸の交差は、前記端部を補強し、非相互連結区域に隣接する繊維構造物の一画分を開け広げる間、織り糸上の応力の縮小をもたらすことが可能である。

一実施形態では、複数の第１横糸ならびに複数の第２横糸が、移行区域の横糸方向の両端部間で同様の経路をたどる。

他の実施形態では、複数の第１横糸ならびに複数の第２横糸が、移行区域（複数可）の横糸方向内で互いに偏位された同様の経路をたどる。

有利に、繊維構造物の両表面に隣接する縦糸の外側層は、横糸方向に繊維構造物の全寸法にわたって連続的に延在する同じ横糸で織られ、そのようにして表面の織り糸の連続性を保持することを可能にする。

同様に有利に、繊維構造物の第１部位と第２部位の少なくとも一方で、繊維構造物の表面に隣接する縦糸の外側層の縦糸は、実質的に移行区域の位置に対応する位置で交差する経路を有する同じ横糸で織られて、非相互連結区域に隣接する繊維構造物の一画分を開け広げる間に、表面に隣接する横糸上に掛けられる曲率を制限することを可能にする。

一実施形態では、繊維構造物は、繊維構造物の両縁部から非相互連結区域のそれぞれの端部のところまで、横糸方向に繊維構造物の寸法の一部位にわたって、第１部位と第２部位を分離する少なくとも２つの非相互連結区域を有し、そのようにして成形後にπ字形状またはＩ字形状である断面を有する繊維プリフォームを得ることを可能にする。

本発明の他の態様では、用語「横」と「縦」が入れ替えられた形の、上に定義された通りの繊維構造物によって所期目的が達成される。

本発明のさらに他の態様では、本発明は、上に定義された通りの繊維構造物を成形することによって繊維プリフォームを作成することを備える、複合材料部品を製作する方法であって、成形することは、非相互連結区域に隣接する繊維構造物の第１部位または第２部位の一画分を開け広げることと、プリフォームをマトリックスで高密度化することとを少なくとも含む、方法を提供する。

本発明のさらに他の態様によると、本発明は、実質的にπ字形状の断面を有する複合材料部品を製作する方法にして、上に定義された通りの２つの非相互連結区域を備えた繊維構造物を成形することによって繊維プリフォームを作成することを備える方法であって、成形することは、２つの非相互連結区域に隣接する繊維構造物の第１部位または第２部位の画分を開け広げることと、プリフォームをマトリックスで高密度化することとを含む、方法を提供する。

一例として、実質的にπ字形状の断面を有するそのような部品は、タービンエンジン用のファンブレードのプラットフォームである場合がある。

本発明の他の態様によると、本発明は、実質的にＩ字形状の断面の複合材料部品を製作する方法にして、上に定義された通りの２つの非相互連結区域を備えた繊維構造物を成形することによって繊維プリフォームを作成することを備える方法であって、成形することは、２つの非相互連結区域に隣接する繊維構造物の第１部位と第２部位の画分を開け広げることと、プリフォームをマトリックスで高密度化することとを含む、方法を提供する。

一例として、実質的にＩ字形状の断面のそのような部品は、タービンエンジンの出口案内翼である場合がある。

さらに他の態様によると、本発明は、上に定義された通りの方法によって得られる航空エンジン用の中空のプロペラブレードを提供する。

本発明は、非限定的な表記による以下の記述を読み、添付図面を参照すればより充分に理解されることが可能である。

本発明の一実施形態の３次元織り繊維構造物の極めて概略的な断面図である。 図１の繊維構造物を成形することによって得られるプリフォームの極めて概略的な断面図である。 本発明の一実施形態の３次元織り繊維構造物の概略平面図である。 図３の繊維構造物を成形することによって得られるπ字形状のプリフォームの概略的平面図である。 本発明の一実施形態の３次元織り繊維構造物の極めて概略的な断面図である。 図５の繊維構造物を成形することによって得られるプリフォームの極めて概略的な断面図である。 本発明の一実施形態のπ字状断面のプリフォームの概略平面図である。 本発明の一実施形態の３次元織り繊維構造物の極めて概略的な断面図である。 図８の繊維構造物を成形することによって得られるプリフォームの極めて概略的な断面図である。 本発明の一実施形態のπ字状断面のプリフォームの概略平面図である。 本発明の一実施形態の３次元織り繊維構造物の極めて概略的な断面図である。 図１１の繊維構造物を成形することによって得られるプリフォームの極めて概略的な断面図である。 実質的にπ字形状断面のプリフォームを高密度化することによって得られるファンブレードのプラットフォームの概略斜視図である。 本発明の一実施形態の３次元織り構造物の極めて概略的な断面図である。 図１４の繊維構造物を成形することによって得られるＩ字形状の外形のプリフォームの極めて概略的な断面図である。 Ｉ字形状の外形のプリフォームを高密度化することによって得られる出口案内翼の概略斜視図である。 本発明の一実施形態の３次元織り構造物の概略断面図である。 図１７の繊維構造物を成形することによって得られるＶ字形状の外形のプリフォームの極めて概略的な断面図である。 Ｖ字形状の外形のプリフォームを高密度化することによって得られるプロペラの概略図である。

図面を過密にしないよう、図１、図２、図３、図４、図５、図７、図８、図１０、および図１１では、横糸の経路は直線として描かれ、断面で示された縦糸は点によって表されている。３次元織りが行われることから、当然のことながら、横糸は、非相互連結区域を除いて、縦糸の異なった縦糸層に属する縦糸と相互連結するように波状の経路をたどる。３次元織りは、特にインターロック織りを使用して、表面に２次元織りを含むことができることが観察される。例として、特に国際公開第２００６／１３６７５５号パンフレットで述べられているように、インターロック、多重サテン、または多重平織などの様々な３次元織りが使用されることができる。

図１は、両面１０ａと１０ｂを有する単一部片を構成する３次元織り繊維構造物１０の横糸平面の極めて概略的な図である。用語「横糸平面」は本明細書では、縦糸方向に対して垂直である、横糸の１カラムを示す断面平面を意味する。繊維構造物１０は、繊維構造物１０の厚みの第１部位と第２部位をそれぞれが形成する２つの部位１２と１４を備える。各部位１２、１４は、複数の重ね合わされた縦糸層を、ここで示される実施例では４つの層を備える。縦糸層の数は、所望の厚みに応じて２つ以上の任意の所望の数であることが潜在的に可能である。さらに、部位１２と１４の縦糸層の数は互いに異なることも可能である。横糸方向全体に沿って一定ではない縦糸層の数を有することも可能である。縦糸はカラム状に配置され、カラムごとに繊維構造物１０の部位１２の縦糸と部位１４の縦糸との両方を備える。

繊維構造物の２つの部位１２と１４は、横糸方向（ｔ）に繊維構造物１０の寸法の一部位にわたって、繊維構造物１０の縁部１０ｃから非相互連結区域の端部１６ａまで延在する非相互連結区域１６によって互いに完全に分離される。用語の非相互連結区域とは、本明細書では、繊維構造物１０の部位１２と１４にそれぞれが属する層の縦糸と相互連結する横糸によって交差されることのない区域を意味する。

非相互連結区域を除いて、縦糸層は、複数の横糸層に属する横糸によって相互連結される。

ここに示される実施例では、繊維構造物１０の各平面で、第１の横糸ｔ_１１からｔ_１４は、非相互連結区域１６に隣接する部位１２の画分１２ａ内の縦糸層の縦糸と相互連結し、非相互連結区域１６を越えて部位１６の縦糸層の縦糸とも相互連結する。反対に、第２の横糸ｔ_１５からｔ_１８は、非相互連結区域１６に隣接する部位１４の画分１４ａ内の縦糸層の縦糸と相互連結し、非相互連結区域１６を越えて部位１２の縦糸層の縦糸とも相互連結する。必然的に、非相互連結区域１６を越えて繊維構造物１０の部位１２と１４はそれら自体が相互連結される。

一例として、織りを非相互連結区域１６を越えて相互連結織りのまま連続した状態にして、非相互連結区域１６によって分離された画分１２ａと１２ｂ内の横糸ｔ_１４とｔ_１５の表面にサテン織りを使用することが可能である。

このようにして、糸ｔ_１１からｔ_１４の経路と糸ｔ_１５からｔ_１８の経路とは、非相互連結区域１６の端部１６ａから延在する移行区域１８内で交差する。この移行区域１８は、横糸方向に、縦糸の隣接し合うカラム間の１ピッチｐよりも長い距離、好ましくは２ｐ以上の距離にわたって延在する。ここに示される実施例では、この距離は４ｐに相当する。移行区域１８では、糸ｔ_１１からｔ_１４は、糸ｔ_１５からｔ_１８と同様に、移行区域１８の両端部間で横糸方向に同様の平行な経路をたどる。

非相互連結区域１６の両側の画分１２ａと１４ａを開け広げることによって、実質的にＴ字形状の外形の繊維プリフォーム１９（図２）が得られる。横糸は移行区域１８内の縦糸層を漸進的に通過するので、縦糸の２つのカラム間の隙間をより急激に交差して通過するのと比べて損傷のリスクに晒され難い。さらに、横糸方向に比較的長い長さにわたって延在する移行区域を有するということが、より充分な変形能力をもたらす。

図３は、外面２０ａと内面２０ｂを備えた基部を有する繊維構造物２０の平面図である。繊維構造物はその厚み内に、非相互連結区域２６と２６’によって繊維構造物の寸法の部位にわたって横糸方向に互いに分離された２つの画分２２と２４を含む。非相互連結区域２６と２６’は繊維構造物２０の両縁部２０ｃと２０ｄから非相互連結区域のそれぞれの端部２６ａおよび２６’ａに延在し、繊維構造物２０の中央画分は非相互連結区域を含まない。

繊維構造物の各部位２２と２４は複数の縦糸層を有し、部位２２と２４内の縦糸層の数はこの実施例では異なる。

繊維構造物２０の各平面では、同じ第１の横糸ｔ_２１、ｔ_２２、ｔ_２３、ｔ_２４が、非相互連結区域２６’を越えて部位２４内の縦糸と相互連結し、非相互連結区域の傍の部位２２の画分２２ａ内の縦糸にも相互連結する。反対に、同じ第２の横糸ｔ_２５、ｔ_２６、ｔ_２７、ｔ_２８が、非相互連結区域２６’の傍の部位２２の画分２２’ａ内の縦糸と相互連結し、非相互連結区域の前の部位２４内の縦糸とも相互連結する。

このようにして、糸ｔ_２１、ｔ_２２、ｔ_２３、ｔ_２４の経路は、非相互連結区域２６と２６’の端部２６ａと２６’ａ間の繊維構造物２０の中央部位内に位置付けられた移行区域２８内で糸ｔ_２５、ｔ_２６、ｔ_２７、ｔ_２８の経路と交差する。図１の実施形態のように、移行区域２８の両端部間の横糸ｔ_２１、ｔ_２２、ｔ_２３、ｔ_２４の経路と横糸ｔ_２５、ｔ_２６、ｔ_２７、ｔ_２８の経路とは同様であり、移行区域２８は、ここでは４ｐに相当するｐよりも長い距離にわたって横糸方向に延在する。

非相互連結区域２６と２６’の間の他の部位よりも多数の織り糸交差を備えた部位を有することのないように、移行区域の位置は、１つの横糸平面から他の平面にかけて横糸方向に偏位されてよいことに注意されたい。

実質的にπ字形状の構造物である繊維プリフォーム２９を得るために、繊維構造物２０を成形することは、内面２０ｂから延在するπ字形状の脚部２４ａと２４’ａを断面で形成するように、図４に示されているように、非相互連結区域２６と２６’の傍の繊維構造物の部位２４の画分を開け広げることを備える。繊維構造物２０の部位と外面２０ａに隣接する繊維プリフォーム２９の部位とで、表面ではサテン織り（糸ｔ_２９）で織りが実施されて、縦糸層を通過せず、他の横糸にも交差せずに表面の連続性をもたらすようにしていることに注意されたい。

ここに示されている実施例では、脚部２４ａと２４’ａを形成することになる繊維構造物２０の部位２４の画分は、縦糸のカラムを追加することによって部位２２の縁部を越えて延在して、脚部２４ａと２４’ａに所望の長さを与えるようにしていることに注意されたい。

図５は、本発明の第２実施形態の単一部片の３次元織り繊維構造物４０の極めて概略的な図である。図４の繊維構造物４０と図１の繊維構造物１０とに共通の要素には同じ参照符号が付けられ、それらについては繰り返し説明されない。

繊維構造物４０は、移行区域１８内で交差する横糸によって縦糸層を通ってたどられる経路が、繊維構造物１０とは異なる。

このようにして、各横糸ｔ_１１、ｔ_１２、ｔ_１３、ｔ_１４は、縦糸のカラム間のピッチｐに相当する距離にわたって横糸方向に通過するが、横糸ｔ_１１からｔ_１４の経路は横糸方向に互いに偏位され、ここに示される実施例ではその偏位はピッチｐに相当する。同じことが横糸_１５、ｔ_１６、ｔ_１７、およびｔ_１８にも当てはまる。このように、上述の実施形態のように、ピッチｐよりも長い距離、具体的には４ｐの距離にわたって横糸方向に延在する移行区域１８が存在する。図１の実施形態と比較すると、横糸が移行区域を通過する際により大きな応力がそれらに掛かるが、その寸法がより充分な変形能力をもたらす。

図６は、繊維構造物４０の部位１２と１４の非相互連結区域１６の両側の画分１２ａと１４ａを開け広げた後に得られる実質的にＴ字形状の断面の繊維プリフォーム４９を示す。

図７は、実質的にπ字形状断面のプリフォームを得るのに適した繊維構造物５０の平面図である。図７の繊維構造物５０と図３の繊維構造物２０とに共通の要素には同じ参照符号が付けられ、それらについては繰り返し説明されない。

繊維構造物５０は、横糸によって縦糸層を通ってたどられる経路が繊維構造物２０とは異なる。

したがって、各横糸ｔ_２１、ｔ_２２、ｔ_２３、ｔ_２４は、縦糸のカラム間のピッチｐに相当する距離にわたって横糸方向に縦糸層を通過し、同じことが横糸ｔ_２５、ｔ_２６、ｔ_２７、ｔ_２８のそれぞれによってたどられる経路にも当てはまる。それにも関わらず、通過する際に糸ｔ_２１からｔ_２４が互いに交差する位置、同様に糸ｔ_２５からｔ_２８が交差する位置は、横糸方向に互いに対して偏位される。図７の実施例では、移行区域２８は、非相互連結区域２６と２６’の端部２６ａと２６’ａの間で比較的長い距離にわたって延在し、複数の個々の移行区域２８_１、２８_２、２８_３、および２８_４にわたって形成され、このように交差は、非相互連結区域２６と２６’の間に延在する繊維構造物の画分にわたって横糸方向に分配された状態となっている。

図４に示されるように、非相互連結区域２６と２６’に隣接する繊維構造物の部位２４の画分を開け広げることによって、実質的にπ字形状である断面の繊維プリフォームが得られる。

図８は、本発明の第３実施形態の単一部片の３次元織り繊維構造物６０の極めて概略的な図である。図８の繊維構造物６０と図１および図５の構造物１０および４０とに共通の要素には同じ参照符号が付けられ、それらについては繰り返し説明されない。

繊維構造物６０は、各平面で、一部の横糸しか通過および交差のプロセスに関わらず、即ちこの横糸は非相互連結区域１６に隣接する繊維構造物６０の画分内の縦糸層の縦糸と相互連結する横糸であり、繊維構造物の面１０ａと１０ｂに隣接する繊維構造物の画分内に位置付けられた縦糸は、縦糸層を通過または他の横糸と交差せずにこれらの表面に沿って連続的に延在するという点で繊維構造物１０とは異なる。このような方式で、非相互連結区域の端部で繊維構造物を補強すると同時に、最終的に得られる複合材料部品の優れた表面状態を促進する表面の連続性を保持することが可能である。

ここで示される実施例では、横糸ｔ_１１、ｔ_１２、ｔ_１７、およびｔ_１８は、他の横糸と交差せずに繊維構造物６０の縁部１０ｃと１０ｄの間で連続的に延在する。それとは対照的に、非相互連結区域１６に隣接する繊維構造物６０の部位１２の画分１２ａ内の横糸ｔ_１３およびｔ_１４は、非相互連結区域１６の端部１６ａを越えて直ぐの縦糸層を通過して、繊維構造物６０の部位１４の中に進入する。反対に、非相互連結区域１６に隣接する繊維構造物６０の部位１４の画分１４ａ内の横糸ｔ_１５およびｔ_１６は、非相互連結区域１６の端部１６ａの直ぐ向こう側の縦糸層を通過し、横糸ｔ_１３およびｔ_１４と交差して、繊維構造物１０の部位１２の中に進入する。縦糸を通る経路と横糸との交差とは、縦糸のカラム間のピッチｐよりも長い横糸方向の寸法、本実施例では２ｐに相当する寸法を有する移行区域１８内で起こる。横糸が面１０ａと１０ｂ付近では連続的に延在し、繊維構造物６０の内部では通過および交差のプロセスに関わるという構成は、繊維構造物の各平面に見受けられる。

必然的に、非相互連結区域に隣接する画分１２ａと１４ａ内に位置付けられ、通過および交差のプロセスに関わる横糸の数は、２以外であってよく、１未満であってはならない。同様に、面１０ａと１０ｂに隣接し、縁部１０ｃと１０ｂの間で交差せずに連続的に延在する横糸の数は２以外であってよく、少なくとも１に等しい。

図９は、繊維構造物６０の部位１２と１４の非相互連結区域１６の両側の画分１２ａと１４ａを開け広げた後に得られる実質的にＴ字形状の断面の繊維プリフォーム６９を示す。通過および交差のプロセスに関わらない横糸ｔ_１１、ｔ_１２、ｔ_１７、およびｔ_１８は、湾曲区域を滑らかな経路をたどって通る。

図１０は、実質的にπ字形状の断面の繊維プリフォームを得るのに適した繊維構造物７０の平面図である。図１１の繊維構造物７０と図３および７の繊維構造物２０および５０とに共通の要素には同じ参照符号が付けられ、それらについては繰り返し説明されない。

繊維構造物７０は特に、内面２０ｂに沿って、かつ非相互連結区域２６と２６’の傍の部位２４の画分の面に沿って連続的に延在し、それによってプリフォームの表面に内部で連続性をもたらす横糸ｔ’_２９の存在によって、繊維構造物２０および５０とは異なる。

さらに、横糸間の交差は、非相互連結区域２６と２６’の端部２６ａおよび２６’ａの直ぐ近くに位置付けられる２つの移行区域２８’および２８”内で起こる。各移行区域は横糸方向に、縦糸のカラム間のピッチｐよりも長い距離にわたって、具体的には２ｐに相当する距離にわたって延在する。

図１１は、本発明の第４実施形態の単一部片の３次元織り繊維構造物８０の概略図である。図１１の繊維構造物８０と図１、図５、および図８の構造物１０、４０、および６０とに共通の要素には同じ参照符号が付けられ、それらについては繰り返し説明されない。

繊維構造物８０は、各平面で、面１０ａと１０ｂに最も近い縦糸層の縦糸を織る横糸、具体的には横糸ｔ_１１とｔ_１２、さらに横糸ｔ_１７とｔ_１８がそれらの経路で、両縁部１０ｃと１０ｄの間で他の横糸と交わらずに交差するという点で繊維構造物６０とは異なる。これらの交差は、図１２で示されるように、それが成形されるとき実質的に非相互連結区域１６の端部、即ち画分１２ａおよび１４ａと繊維構造物８０の残りの部分との間の接合点１２’ａおよび１４’ａに位置付けられる。

接合区域１２’ａおよび１４’ａ内のこの交差構成の効果は、糸ｔ_１１、ｔ_１２、ｔ_１７、およびｔ_１８が、図８および図９の実施形態と比べて小さな曲率しか有しない、即ち大きな曲率半径をたどるということである。このように糸ｔ_１１、ｔ_１２、ｔ_１７、およびｔ_１８は、成形中に、特に画分１２ａまたは１４ａが開け広げられる角度が比較的大きいときに、小さな応力しか受けない。

ここで述べられる様々な実施形態では、繊維構造物は３次元織りによって、目的の用途に応じて選択された性質の糸、例えばガラス、炭素、またはセラミックなどで作成された糸で形成される。

繊維構造物が成形された後、繊維プリフォームは、同様に目的の用途に応じて選択された性質のマトリックス、例えば、特にポリマーマトリックスの前駆物質である樹脂、即ちエポキシ、ビスマレイミド、またはポリイミド樹脂から得られる有機マトリックス、あるいは炭素マトリックス、セラミックマトリックスなどを形成することによって高密度化される。炭素マトリックスまたはセラミックマトリックスについては、高密度化は、化学気相浸潤法（ＣＶＩ）によって、または炭素ないしセラミックの前駆物質樹脂を含む液状組成物を含浸させ、熱処理を加えて前駆物質を熱分解またはセラミック化することによって実施されることができる。それらの方法は元々よく知られている。

図１３は、航空タービンエンジン用のファンプラットフォーム３０の極めて概略的な図である。プラットフォームは、図４で示されているように、実質的にπ字形状の断面を有する繊維プリフォームを高密度化することによって得られることが可能な、あるいは図７および図１０の繊維構造物から得られることが可能な種類の複合材料で作成される。繊維は炭素繊維であることが好ましく、マトリックスはポリマーマトリックスであることが好ましい。

プラットフォーム３０は、上面３２ａと底面３２ｂを有する基部３２、ならびに、特に補強用ウェブを形成する働きをし、プラットフォーム３０の底面３２ｂから延在し、したがって点線で示されるようにπ字状断面を有する２つの脚部３４と３６を備える。

プラットフォーム３０は、ファンの中を通る環状の空気流入路の内部を画定するように、２つのファンブレード間の隙間にそれらの根元部の近傍で取り付けられるよう設計される。流入路の外部はファンケーシングによって画定される。プラットフォーム３０は、繊維プリフォームが高密度化された後、その最終寸法に機械加工される。

１つまたは複数の非相互連結区域を有する繊維構造物から得られ、本発明に従った繊維プリフォームは、航空エンジンの他の複合材料部品を製作するのに使用されることができる。

このように、図１４は、３次元織り繊維構造物９０の横糸平面の極めて概略的な図である。３次元織り繊維構造物９０は、特に、部位１４と１６が、繊維構造物９０の両縁部１０ｃと１０ｄからそれぞれの非相互連結区域の端部１６と１６’
ａまで延在する２つの非相互連結区域１６と１６’に沿って互いから分離される点で、図１の繊維構造物１０とは異なる。

横糸の経路は、非相互連結区域１６および１６’の両端部１６ａと１６’ａから延在する移行区域１８および１８’内で交差する。移行区域１８および１８’は、図１の繊維構造物１０の移行区域１８と同様であってよい。変化形態では、図５および図８の繊維構造物４０および６０の移行区域と類似する移行区域を使用することが可能である。

非相互連結区域１６の傍の部位１２と１４の画分１２ａと１４ａを、ならびに非相互連結区域１６’の傍らの部位１２と１４の画分１２’ａと１４’ａを開け広げることによって、実質的にＩ字形状の断面（またはＨ字形状の断面）の繊維プリフォーム９９（図１５）が得られる。

図１６は、実質的にＩ字形状または実質的にＨ字形状である断面の繊維プリフォームを高密度化して得られることが可能な、航空タービンエンジンの複合材料の出口案内翼（ＯＧＶ）１００の極めて概略的な図である。繊維は炭素繊維であることが好ましく、マトリックスはポリマーマトリックスであることが好ましい。

出口案内翼１００は、外側プリフォーム１０４と内側プラットフォーム１０６とに端部に固定されるエアフォイル１０２を備える。翼１００は、ファンの下流のバイパス航空タービンエンジンの副流路内に取り付けるためのものである。図１６に点線で示されるように、出口案内翼１００は実質的にＩ（またはＨ）字形状である断面を有する。

このような出口案内翼１００を製作するために、平らに展開されたときのエアフォイルおよびプラットフォームの寸法を再現するように形成された切込み部を備えた図１５に示された繊維プリフォームと同様のものを使用することが可能である。

図１７は、３次元織りの滑らかにされた繊維構造物１１０の横糸平面の極めて概略的な図である。繊維構造物１１０は、縁部１０ｃから始まって非相互連結区域の端部１６ａまで、繊維構造物１１０の寸法の主要部位にわたって横糸方向に延在する非相互連結区域１６によって部位１２と１４が互いに分離されるということによって、図１の繊維構造物１０とは異なる。

横糸の経路は、非相互連結区域１６の端部１６ａから延在する移行区域１８内で交差する。繊維構造物１１０の移行区域１８は、図１の繊維構造物１０の移行区域と同様であってよい。変化形態では、図５の繊維構造物４０または図８の繊維構造物６０の移行区域と同様のものを使用することが可能である。

非相互連結区域１６に隣接する部位１２と１４の画分１２ａと１４ａを開け広げることによって、実質的にＶ字形状の断面の繊維プリフォーム１１９（図１８）が得られる。

図１９は、実質的にＶ字形状である断面の繊維プリフォームを高密度化することによって得られることが可能な種類の航空エンジンの中空のプロペラブレード１２０の極めて概略的な図である。繊維は炭素繊維であることが好ましく、マトリックスはポリマーマトリックスであることが好ましい。

プロペラブレード１２０は、その前縁部１２２とその先端部１２４とに沿って中実部位を有する。この中実部位は、図１９によって示されるように実質的にＶ字形状の断面の外形を与える中空部位によって延長される。

プロペラブレード１２０は、図１７の非相互連結区域と同様のものを備えた繊維構造物から導き出されたプリフォームを高密度化することによって得られることができる。繊維構造物を織る間、一連の平面内の移行区域の位置は、プロペラブレードの外形に適合するように選択される。

様々な上述の実施形態では、非相互連結区域の一方側に位置付けられた横糸と、非相互連結区域の他方側に位置付けられた横糸とは、非相互連結区域の端部を越えて繊維構造物の部位内で、縦糸層を通過することによって交差する。この交差は、縦糸のカラム間のピッチよりも長い距離、典型的には数ピッチの距離にわたって延在する移行区域にわたって横糸方向に広げられる。移行区域はこれらの交差の全てをカバーして、それ自体が複数の個々の移行区域から成ることが可能である。移行区域内で交差する横糸は、非相互連結区域に隣接する繊維構造物の画分に属することが好ましく、外側表面に隣接する繊維構造物の画分内に位置付けられる横糸は、縦糸層を通過して他の横糸と交差するプロセスには関わらないことが可能である。

最後に、ここで述べられる実施形態では、用語「横糸」と「縦糸」が入れ替えられることも可能である。

Claims (18)

1. ３次元織りによって単一部片として織られた繊維構造物にして、両表面を有し、
   複数の縦糸層を有し、繊維構造物の厚みの第１部位をその両表面間に形成する第１部位と、
   複数の縦糸層を有し、繊維構造物の厚みの第２部位を形成する第２部位であって、縦糸は、第１部位と第２部位の縦糸をそれぞれが含むカラム内に配置される、第２部位と、
   繊維構造物の各平面内の、一組の横糸であって、第１部位と第２部位の縦糸層と相互連結すると同時に、繊維構造物の縁部から非相互連結区域の端部まで横糸方向に繊維構造物の寸法の一部位にわたって第１部位と第２部位を分離する少なくとも１つの非相互連結区域を残す、一組の横糸と
   を有する繊維構造物であって、
   １つまたは複数の同じ第１横糸が、非相互連結区域に隣接する繊維構造物の第１部位の縦糸層、ならびに非相互連結区域を越えて繊維構造物の第２部位の縦糸層と相互連結し、
   １つまたは複数の同じ第２縦糸が、非相互連結区域に隣接する繊維構造物の第２部位の横糸層、ならびに非相互連結区域を越えて繊維構造物の第１部位の縦糸層と相互連結し、
   そのようにして第１横糸（複数可）と第２横糸（複数可）の経路が、繊維構造物内で非相互連結区域の端部から延在する少なくとも１つの移行区域内で交差するようにし、
   移行区域は、隣接し合う縦糸カラム間のピッチよりも長い距離にわたって横糸方向に延在する、繊維構造物。
2. 複数の第１横糸ならびに複数の第２横糸が、移行区域（１８、２８）の横糸方向に両端部間の同様の経路をたどる、請求項１に記載の繊維構造物。
3. 複数の第１横糸ならびに複数の第２横糸が、移行区域（複数可）（１８、２８）内で横糸方向に互いに偏位された同様の経路をたどる、請求項１に記載の繊維構造物。
4. 繊維構造物の両表面に隣接する縦糸の外側層が、横糸方向に繊維構造物の全寸法にわたって連続的に延在する同じ横糸で織られる、請求項１から３のいずれか一項に記載の繊維構造物。
5. 繊維構造物の第１部位と第２部位の少なくとも一方で、繊維構造物の表面に隣接する縦糸の外側層の縦糸が、実質的に移行区域の位置に対応する位置で交差する経路を有する同じ横糸で織られる、請求項１から３のいずれか一項に記載の繊維構造物。
6. 繊維構造物の両縁部から非相互連結区域のそれぞれの端部のところまで、横糸方向に繊維構造物（２０、５０、７０、９０）の寸法の一部位にわたって、第１部位と第２部位を分離する少なくとも２つの非相互連結区域（１６、１６’；２６、２６’）を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の繊維構造物。
7. ３次元織りによって単一部片として織られた繊維構造物にして、両表面を有し、
   複数の横糸層を有し、繊維構造物の厚みの第１部位をその両表面間に形成する第１部位と、
   複数の横糸層を有し、繊維構造物の厚みの第２部位を形成する第２部位であって、横糸は、第１部位と第２部位の横糸をそれぞれが含むカラム内に配置される、第２部位と、
   一組の縦糸であって、第１部位と第２部位の横糸層と相互連結すると同時に、繊維構造物の縁部から非相互連結区域の端部まで縦糸方向に繊維構造物の寸法の一部位にわたって第１部位と第２部位を分離する少なくとも１つの非相互連結区域を残す、一組の縦糸と
   を有する繊維構造物であって、
   １つまたは複数の同じ第１縦糸が、非相互連結区域に隣接する繊維構造物の第１部位の横糸層、ならびに非相互連結区域を越えて繊維構造物の第２部位の横糸層と相互連結し、
   １つまたは複数の同じ第２横糸が、非相互連結区域に隣接する繊維構造物の第２部位の縦糸層、ならびに非相互連結区域を越えて繊維構造物の第１部位の横糸層と相互連結し、
   そのようにして第１縦糸（複数可）と第２縦糸（複数可）の経路が、繊維構造物内で非相互連結区域の端部から延在する少なくとも１つの移行区域内で交差するようにし、
   移行区域は、隣接し合う横糸カラム間のピッチよりも長い距離にわたって縦糸方向に延在する、繊維構造物。
8. 複数の第１縦糸ならびに複数の第２縦糸が、移行区域の縦糸方向に両端部間の同様の経路をたどる、請求項７に記載の繊維構造物。
9. 複数の第１縦糸ならびに複数の第２縦糸が、移行区域（複数可）で縦糸方向に互いに偏位された同様の経路をたどる、請求項７に記載の繊維構造物。
10. 繊維構造物の両表面に隣接する横糸の外側層が、縦糸方向に繊維構造物の全寸法にわたって連続的に延在する同じ縦糸で織られる、請求項７から９のいずれか一項に記載の繊維構造物。
11. 繊維構造物の第１部位と第２部位の少なくとも一方で、繊維構造物の表面に隣接する横糸の外側層の横糸が、実質的に移行区域の位置に対応する位置で交差する経路を有する同じ縦糸で織られる、請求項７から９のいずれか一項に記載の繊維構造物。
12. 繊維構造物の両縁部から非相互連結区域のそれぞれの端部のところまで、縦糸方向に寸法の繊維構造物の一部位にわたって、第１部位と第２部位を分離する少なくとも２つの非相互連結区域を有する、請求項７から１１のいずれか一項に記載の繊維構造物。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の繊維構造物を成形することによって繊維プリフォームを作成することを備える、複合材料部品を製作する方法であって、成形することは、非相互連結区域に隣接する繊維構造物の少なくとも第１部位または第２部位の一画分を開け広げることと、プリフォームをマトリックスで高密度化することとを少なくとも含む、方法。
14. 実質的にπ字形状の断面を有する複合材料部品を製作する方法にして、請求項６または請求項１２に記載の繊維構造物を成形することによって繊維プリフォームを作成することを備える方法であって、成形することは、２つの非相互連結区域に隣接する繊維構造物の第１部位または第２部位の画分を開け広げることと、プリフォームをマトリックスで高密度化することとを含む、方法。
15. 請求項１４の方法によって得られる、複合材料で作成されたタービンエンジンのファンブレードのプラットフォーム。
16. 実質的にＩ字形状の断面を有する複合材料部品を製作する方法にして、請求項６または請求項１２に記載の繊維構造物を成形することによって繊維プリフォームを作成することを備える方法であって、成形することは、２つの非相互連結区域に隣接する繊維構造物の第１部位と第２部位の画分を開け広げることと、プリフォームをマトリックスで高密度化することとを含む、方法。
17. 請求項１６の方法によって得られる、複合材料で作成されたタービンエンジンの出口案内翼。
18. 請求項１３の方法によって得られる、複合材料で作成された航空エンジン用の中空のプロペラブレード。

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