JP2017501324A - ターボ機械の中空羽根のため繊維プリフォーム - Google Patents

Abstract

本発明は、中空タービンエンジンベーンのための繊維プリフォームと、その製造方法に関する。該プリフォームは、３次元織りによって得られ、且つ、エーロフォイルの圧力側の壁を実質的に形成するのに適した主要縦方向部分を備える、第１繊維構造と、３次元織りによって得られ、且つ、吸引側の壁を実質的に形成するのに適した主要縦方向部分を備える第２繊維構造を備え、第１及び第２の繊維構造の各々は、その主要縦方向部分の前方端縁に沿って延びる第１相互連結区域で、互いに一体状であり且つ繊維プリフォームの第１相互連結部分を形成する第１相互連結区域と、その主要縦方向部分の後方端縁に沿って延びる第２相互連結区域で、互いに一体であり且つ繊維プリフォームの第２相互連結部分を形成する第２相互連結区域を含み、各主要縦方向部分は、エーロフォイル空洞を形成するのに適した主要縦方向部分の間の間隙を残すように分離させられている。【選択図】図４Ａ

Description

本発明は、中空タービンエンジンベーンのための繊維プリフォームと、上記中空ベーンと、上記中空ベーンの製造方法とに関する。本発明は、さらに、タービンエンジンと、上記中空ベーンを含む航空機とにも関する。

上記プリフォームは、例えば、後置タービンステータ（ｒｅａｒ ｔｕｒｂｉｎｅ ｓｔａｔｏｒ）の中空ベーン、又は、タービンエンジンの何らかの他のモジュールの中空ベーンを製造するために使用されることがある。

燃料の高コストのせいで、航空機ターボジェットの燃料消費を減少させるために、今日において様々な努力が行われている。航空機ターボジェットの燃料消費に対して影響する大きな要因が、航空機とその機材との重量であり、上記機材はターボジェット自体を含む。

したがって、ここ数年間にわたって、航空機ターボジェットにおいて新たな材料が出現しており、及び、著しい重量減少が実現されることを可能にしている。このことは、特に、従来使用されてきた金属材料に比較して、優れた材料強度と低重量との両方を同時に実現する複合材料に当てはまる。したがって、新世代のターボジェットは、上記複合材料で作られている多数の部品を含む。

重量減少を実現するための別の技術が、特定の部品の形状を単純化すること、又は、不必要である特定の具体物を排除することを求める。特に、従来においては中実である特定の部品を中空化することが可能である。このことは、特に、特定のベーン、特に後置タービンステータのベーンに該当し、上記特定のベーンは、最近の世代のタービンエンジンでは中空である。

上記状況において、上記中空ベーンを複合材料で形成することによって重量を削減するというこの両方法によって実現される利点を組み合わせることが理論的に可能である。しかし、複合材料を用いて中空部品を製造するという方法は、希であり、複雑であり、且つ、あまり満足できるものではない。

特に、１つの既知の方法が、複数の２次元繊維を織ることと、これらの繊維を積み重ねることによって成形することと、その次に、共焼結によってこれらの繊維を一体化することとにある。しかし、この方法は、多数の繊維シートが織られることを必要とし、スタックのシートを接合成形する際に難題を生じさせ、及び、繊維の積層構造を原因とする構造的脆弱性を有する部品を結果的に生じさせる。

したがって、上述した既知の方法に固有である欠点を少なくともある程度は有しない、中空タービンエンジンベーンのための繊維プリフォームと、上記中空ベーンと、さらには、上記中空ベーンを製造する方法とが切実に求められている。

本説明は、中空タービンエンジンベーンのための繊維プリフォームに関し、このプリフォームは、３次元織り（ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｔｉｏｎａｌ ｗｅａｖｉｎｇ）によって得られ、且つ、エーロフォイル（ａｉｒｆｏｉｌ）の圧力側の壁を実質的に形成するのに適している少なくとも１つの主要縦方向部分を備える第１の繊維構造と、３次元織りによって得られ、且つ、エーロフォイルの吸引側の壁を実質的に形成するのに適している少なくとも１つの主要縦方向部分を備える第２の繊維構造とを備え、及び、第１及び第２の繊維構造の各々は、さらに、その主要縦方向部分の前方端縁に沿って延びる第１の相互連結区域であって、この第１の区域は互いに一体であり且つプリフォームの第１の相互連結部分を形成する第１の相互連結区域と、その主要縦方向部分の後方端縁に沿って延びる第２の相互連結区域であって、この第２の区域は互いに一体であり且つプリフォームの第２の相互連結部分を形成する第２の相互連結区域とを含み、及び、第１及び第２の繊維構造の主要縦方向部分は、エーロフォイル空洞を形成するのに適している上記主要縦方向部分の間の間隙を残すように分離される。

このプリフォームによって、中空であり且つ複合材料が使用されているので、特に軽量である中空ベーンを得ることが可能である。

さらに、この３次元織りによって、このような中空ベーンは、非常に優れた機械的特性をもたらす一体的構造を有する。上記部品の異方性も低減させられており、これによって、応力が及ぼされる方向に関わりなく、上記部品に大きな機械的強度を与える。特に、その繊維の３次元網状組織が、例えば同時焼成された繊維シートのスタックとは異なって、上記部品が層間剥離の危険なしに剪断力に耐えることを可能にする。

このプリフォームによって、上記中空ベーンの製造方法も単純化される。このプリフォームは、現在では当業で公知である３次元織機（ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｔｉｏｎａｌ ｌｏｏｍ）を使用して行われる単一の織り段階を含むだけでよく、これによって、上記中空ベーンを製造するために必要とされる総コストと時間とを低減させる。適切な場合には、この方法は、さらに、この同じ単一の織り段階の最中に、その後で中空ベーンと共に一体的に形成されるプラットホーム又は締結具フランジのような、その環境の他の要素をプリフォームに組み入れることを可能にする。

好ましくは、第１の相互連結区域は、そのそれぞれの主要縦方向部分の前方端縁の全体に沿って延び、及び、第２の相互連結区域は、そのそれぞれの主要縦方向部分の後方端縁の全体に沿って延びる。

本説明では、術語「縦方向の」、「横断方向の」、「底部の」、「頂部の」と、これらの術語の派生語とが、ベーンの主要方向を基準として相対的に定義されている。さらに、プリフォームに適用する時に、それらは、成形され終わったプリフォームを基準として相対的に定義されている。術語「軸方向の」、「半径方向の」、「接線方向の」、「内側の」、「外側の」と、これらの術語の派生語とが、タービンエンジンの主軸線を基準として相対的に定義されている。最後に、術語「上流の」、「下流の」は、タービンエンジンの中を通る空気の流れを基準として相対的に定義されている。

特定の実施態様では、第１及び第２の繊維構造の第１の相互連結区域は、相互連結した形に一体状に織られており、及び／又は、第１及び第２の繊維構造の第２の相互連結区域は、相互連結した形に一体状に織られており、及び、第１及び第２の繊維構造の主要縦方向部分は非相互連結の形に一体状に織られている。このようにして、プリフォームと、したがってその結果として生じる中空ベーンとが、相互連結区域内に含まれている、密着する繊維の３次元格子から恩恵を得る。これは、相互連結区域の機械的強度と、したがって、その結果として得られるベーンの前縁と後縁の機械的強度とを増大させる働きをする。

特定の実施態様では、第１及び第２の繊維構造の第１の相互連結区域内において、及び／又は、第１及び第２の繊維構造の第２の相互連結区域内において、層の交差が使用される。このことが、さらに、第１及び第２の繊維構造の結合力（ｃｏｈｅｓｉｏｎ）を改善する。

別の実施態様では、第１及び第２の繊維構造の第１の相互連結区域は非相互連結の形に織られており、及び、これらは互いに縫い合わされており、及び／又は、第１及び第２の繊維構造の第２の相互連結区域は非相互連結の形に織られており、及び、これらは互いに縫い合わされている。

別の実施態様では、第１及び第２の繊維構造の第１の相互連結区域は非相互連結の形に織られており、及び、これらは互いに接着接合されており、及び／又は、第１及び第２の繊維構造の第２の相互連結区域は非相互連結の形に織られており、及び、これらは互いに接着接合されている。

特定の実施態様では、繊維構造の少なくとも１つが、さらに、その主要縦方向部分の底部端縁又は頂部端縁から延びており且つプラットホーム又は締結具フランジを形成するのに適している、少なくとも１つの半径方向部分を含む。上述したように、このことが、プラットホーム又は締結具フランジを単一の段階中に中空ベーンと共に一体状に形成することを可能にする。したがって、特にベーンとプラットホーム又は締結具フランジとの間の境界において、総合的な機械的強度が改善される。さらに、このことは、特に締結具部品において、必要とされる部品の数を減少させることを可能にし、これによって総合的な重量とコストとを減少させる。

特定の実施態様では、上記半径方向部分は、上記主要縦方向部分の上記底部端縁又は頂部端縁の全体に沿って延びる。

特定の実施態様では、少なくとも上記繊維構造は、さらに、上記半径方向部分の端縁から延びており且つ締結具フランジを形成するのに適している、少なくとも１つの副次的縦方向部分を含む。

特定の実施態様では、繊維構造の少なくとも１つが、その繊維構造が平らである時に、上記繊維構造の第１の相互連結区域の少なくとも一部分の前方に、又は、上記繊維構造の第２の相互連結区域の少なくとも一部分の後方に位置する、重複部分を含み、及び、上記重複部分と当該の相互連結区域との間に間隙が残されている。この間隙は、織りの終了時に繊維構造が得られる時に、その繊維構造から切り取られる。このことが、中空ベーンの弦面（ｃｈｏｒｄ ｐｌａｎｅ）を超えて突き出るプラットホーム部分又はフランジ部分を形成することを可能にする。したがって、さらに、２つの繊維構造が形成され終わった時にその２つの繊維構造が互いに重なり合う重複区域を形成することが可能であり、これによって、最終的な完成したプラットホーム又は締結具フランジに関してより適切な結合力とより大きい強度とを実現する。

特定の実施態様では、第１及び／又は第２の相互連結部分は、その中間部分に比べて、その基部及び／又は頂部において、より小さい幅を有する。基部又は頂部におけるより狭い幅は、その部品のこの区域内で必要とされる機械加工の量を制限する働きをする。この区域は、前縁又は後縁とプラットホームとの間の接合部の故に、損傷を受けやすい。しかし、より大きい幅が、高い強度を得るために相互連結区域の中間部分において実現可能であるが、これはこの区域では制約がより少ないからである。

特定の実施態様では、プリフォームを織るために使用される糸（ｙａｒｎ）が、酸化物タイプの繊維で作られており、及び、好ましくは、アルミナ、ムライト、シリカ、ジルコニアで作られている繊維である。しかし、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、又は、ケブラー繊維のような任意の他のタイプの繊維が使用されてもよい。

特定の実施態様では、プリフォームの３次元織りのために使用される織り方が、３Ｄインターロック（３Ｄ ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ）タイプであってもよい。しかし、プリフォームの外側表面の織り方が、例えばサテン（ｓａｔｉｎ）タイプの、実質的に２次元的な織り方であってもよい。

本説明が、上述したいずれかの実施態様の繊維プリフォームから単一の複合材料部品として形成された中空ベーンを提供し、及び、上記プリフォームは型の中で成形され、及び、マトリックスの中に埋め込まれる。

特定の実施態様では、中空ベーンは後置タービンステータのベーン、即ち、タービン後置ベーン（ＴＲＶ）である。

他の実施態様では、この中空ベーンはノズルベーンである。

特定の実施態様では、マトリックスは酸化物タイプである。このマトリックスは、好ましくは、アルミナ、ムライト、シリカ、又は、ジルコニアのマトリックスであり、及び、好ましくは多孔質である。しかし、このマトリックスが、同様に、セラミック又は有機物であるマトリックスであることが可能である。

本説明は、さらに、上記実施態様のいずれかによる中空ベーンを含む、タービンエンジンにも関する。

本説明は、さらに、本説明のタービンエンジンを含む航空機にも関する。

最後に、本説明は、中空ベーンを製造する方法も提供し、この方法は、上記実施態様のいずれかによる繊維プリフォームを織って裁断する段階と、所望の未完成ブランクの形状を有する型の中で繊維プリフォームを折り曲げて成形する段階と、２つの主要縦方向部分の間の間隙の中にインサートを置く段階と、未完成ブランクを得るために繊維プリフォームの周りにマトリックスを注入して固体化する段階と、インサートを取り除く段階と、最終部品の前縁又は後縁を得るために、繊維プリフォームの相互連結部分に相当する未完成ブランクの相互連結部分を機械加工する段階とを含む。

この方法は、プリフォームの相互連結部分の端部によって形成されている上流突出部と下流突出部とを除いて、プラットホーム又はフランジ部分を恐らくは含む所望の完成部品の形状を実質的に有する未完成ブランクを得ることを可能にする。その後で、最終部品に必要とされる前縁と後縁とを得るために、これらの突出部が機械加工される。

特定の実施態様では、中空ベーンは、当業で公知である樹脂トランスファー成形（ＲＴＭ）タイプの方法を使用することによって、プリフォームから得られる。

別の実施態様では、中空ベーンは、ポリフレックス（Ｐｌｏｙｆｌｅｘ）タイプの方法を使用してプリフォームから得られる。この方法では、繊維プリフォームは、完成製品のために必要とされるプロファイルを有する表面を有する機械設備（ｔｏｏｌｉｎｇ）上に置かれる。その次に、プリフォームは可とう性の不浸透性膜によって覆われ、及び、樹脂がその膜とプリフォームとの間に注入される。この膜の反対側から、流体によって膜に対して静水圧圧力が加えられる。この流体は、繊維の間に樹脂を押し込み、及び、樹脂を硬化させる段階中に一定の圧力レベルを維持する。

特定の実施態様では、成形段階中に、第２の繊維構造が、その第２の相互連結区域と第１の相互連結区域との間において、ベーンの圧力側の下流部分を形成するのに適している少なくとも第１の凹形湾曲部と、それに続く、ベーンの圧力側の上流部分を形成するのに適している凸形湾曲部と、それに続く、第１の相互連結区域内の第１の繊維構造と結合する働きをする第２の凹形湾曲部とを呈するように湾曲させられており、及び、その次に、第１の相互連結区域の遠位部分が、所望の最終部品の前縁と後縁とによって形成される弦面の吸引側上を延びる。この形状構成が、吸引側の長さを増大させ且つ圧力側の長さを減少させることを可能にし、これによって、ベーンの反りが増大させられることを可能にし、こうしてベーンの効率が増大させられることを可能にする。

特定の実施態様では、第１の相互連結区域の上記遠位部分は、弦面に対して５°から３０°の範囲内にある角度を形成する平面内を延びる。

特定の実施態様では、第２の繊維構造は、凸形湾曲部と第２の凹形湾曲部との間の変曲点が弦面の圧力側に位置しているように湾曲している。このことが、アンダーカットを形成することを回避することによって、未完成のブランクが圧力側で変形することをより容易なものにする。

特定の実施態様では、この変曲点における接線が弦面に対して垂直である。

特定の実施態様では、繊維プリフォームの第１の相互連結部分に対応する未完成ブランクの第１の相互連結部分を機械加工する段階が、第１の相互連結部分の遠位部分から切り離すことと、前縁と吸引側の壁とを滑らかにすることとを実質的に含む。

特定の実施態様では、繊維プリフォームの第２の相互連結部分に対応する未完成ブランクの第２の相互連結部分を機械加工する段階が、後縁を得るために上記第２の相互連結部分の遠位部分を薄くすることを実質的に含む。

上述の特徴と利点とその他の特徴と利点とが、提案されているプリフォームと方法との実施形態の以下の詳細な説明を理解する時に、明らかになるだろう。この詳細な説明は添付図面を参照する。

添付図面は概略的であり、特に本発明の原理を示すことを意図している。

本発明のタービンエンジンの断面図である。 タービンの後置ステータの斜視図である。 中空ベーンの断面図である。 織りの終了時の例示的なプリフォームの平面図である。 織りの終了時の例示的なプリフォームの断面図である。 平坦である時のプリフォームの第１の繊維構造の図である。 成形後のプリフォームの第１の繊維構造の図である。 成形後のプリフォームの前縁の詳細図である。 成形後のプリフォームの後縁の詳細図である。 プリフォームから得られた未完成ブランクの斜視図である。 未完成ブランクを機械加工した後に得られる最終的な中空ベーンの斜視図である。

本発明をより具体的にするために、プリフォームの例と製造方法の例とを、添付図面を参照しながら、以下で詳細に説明する。本発明がこれらの例だけに限定されないということに留意されたい。

図１は、主軸線Ａを含む垂直平面上の断面の形で本発明のバイパスターボジェット１を示す。空気流の流れ方向において上流から下流に、ターボジェットは、ファン２と、低圧圧縮機３と、高圧圧縮機４と、燃焼室５と、高圧タービン６と、低圧タービン７とを備える。ターボジェットは、さらに、その下流端部において、低圧タービン７からの出口における一次空気通路内に配置されている後置タービンスエータ１０を含む。

図２は、この後置タービンステータ１０の斜視図である。この後置タービンステータ１０は、タービン後置ベーン（ＴＲＶ）によって半径方向に連結されている内側ハブ１１と外側シュラウド１２とを備える。

図８は、本発明のベーン２０、特にＴＲＶの一例の斜視図である。このベーンは、エーロフォイル２１と、底部プラットホーム２２と、頂部プラットホーム２３と、底部締結具フランジ２４と、頂部締結具フランジ２５とを備える。エーロフォイル部分２２は、主としてベーン２０の空気力学的機能を果たす働きをする。プラットホーム２２、２３は、滑らかであり且つ流線形にされている内側及び外側の通路壁を形成する働きをする。締結具フランジ２４、２５は、それぞれに、内側ハブ１１に対して、及び、外側シュラウド１２に対して、ベーン２０を締め付け固定する働きをする。

このＴＲＶ２０のエーロフォイル２１が、図３に断面図の形で示されている。このエーロフォイルは、上流側で前縁２８において且つ下流側で後縁２９において互いに接合されている圧力側の壁２６と吸引側の壁２７とを有する。これらの圧力側及び吸引側の壁２６、２７は、エーロフォイル空洞を形成する内側空間３０を形成する。この例では、エーロフォイル空洞３０は、ステータの重量を減少させるために、空のままの状態である。しかし、他の例では、特に他のタイプの部品の場合に、上記エーロフォイル空洞は、サービスを通過させるために使用されることも可能である。さらに、前縁２８と後縁２９とが弦面Ｃを形成する働きをするということに留意されたい。

図４Ａと図４Ｂは、織りの終了時における繊維プリフォームの形態の、上記ベーン２０を含む繊維プリフォーム４０′を示す。これらの図では、緯糸織り方向が、矢印Ｔで示されており、即ち、図の左から右への方向で示されており、及び、経糸方向が矢印Ｃで示されている。しかし、当然であるが、織りは他方の端部から反対方向に開始して行われることが可能であり、及び、さらには、織りが、プリフォーム４０′の底部端縁から開始して、矢印Ｃに対して垂直である方向に行われることも可能である。

この実施形態では、プリフォーム４０′は、３Ｄインターロック織りの形でアルミナ繊維を使用して３次元的に織られている。

プリフォーム４０′は、一定不変で且つ同一である数の糸層を有する２つの３次元織りの長方形を概ね形成する、２つの繊維構造４１′、４２′を実質的に備える。これら２つの繊維構造４１′、４２′は、その表面の大部分上で相互連結なしに一体状に接合されている。しかし、第１及び第２の繊維構造４１′、４２′は、上流相互連結部分を形成する第１の相互連結区域４３と、下流相互連結部分を形成する第２１の相互連結区域４４とにおいて、相互連結の形態で一体状に織られている。現在では、上記非相互連結が実現されることを可能にする織りの方法が、３Ｄ織りの分野で公知である。

したがって、図４Ｂに見てとれるように、プリフォーム４０′の縦方向部分は、織り方向Ｔにおいて、上流非相互連結表面Ｄ１と、第１の相互連結区域４３と、内側非相互連結表面Ｄ２と、第２の相互連結区域４４と、下流非相互連結表面Ｄ３とを示す。しかし、これらの非相互連結表面Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３が実際には相互連結されており、及び、相互連結区域４３、４４の上方及び下方で互いに接合しているということが、図４Ａに明瞭に見てとれる。

これらの図から見てとれるように、各々の繊維構造４１′、４２′は、相互連結区域４２、４３の間を延びており且つ内側非相互連結表面Ｄ２によってその対応物から横断方向に分離させられている、主要縦方向部分４６、４７を備える。したがって、主要縦方向部分４６、４７がエーロフォイル２１の圧力側の側壁２６と吸引側の側壁２７とを形成することが可能であるということと、内側非相互連結表面Ｄ２がエーロフォイル空洞３０を形成する働きをするということとが、理解されるだろう。

図５Ａは、切断され終わった後に平らに広げられているプリフォーム４０を示す。図５Ｂは、成形され終わった後の同じプリフォーム４０を示す。これらの図では、分かり易くするために、第１の繊維構造４１だけがカットアウトの形で示されている。したがって、第２の繊維構造４２が第１の繊維構造４１の背後で延び、及び、概ね類似している形状を有するということに留意されたい。

この第１の繊維構造４１では、主要縦方向部分４６の上流端部と下流端部に沿ってそれぞれに全体的に延びる相互連結区域４３、４４の間に主要縦方向部分４６が見てとれる。

第１の繊維構造４１は、さらに、底部半径方向部分と呼ぶ部分５２も含み、この部分５２は、主要縦方向部分の底部端縁から繊維構造４１の底部端縁に延びる。この底部半径方向部分５２は、さらに、第１の相互連結区域４３の周りを延びており且つその第１の相互連結区域４３の前方に部分的に延びる上流重複部分５２ｍを含み、及び、切れ目４９がこの重複部分５２ｍを第１の相互連結区域４３から分離する。底部半径方向部分５２は、さらに、第２の相互連結区域４４の周りを延びており且つ第２の相互連結区域４４の背後に部分的に延びる下流重複部分５２ｖを含み、及び、切れ目４９がこの重複部分５２ｖを第２の相互連結区域４３から分離する。

プリフォーム４０が成形されている間は、この半径方向部分５２は、底部プラットホーム２２の圧力側部分を形成するために半径方向位置に折り曲げられる。

この半径方向部分５２は、さらに、上流副次的縦方向部分５４ｍによって前方に延ばされ、及び、下流副次的縦方向部分５４ｖによって下流方向に延ばされる。これらの部分は、底部締結具フランジ２４を形成するために縦方向に折り曲げられることに適している。

同様の形で、第１の繊維構造４１は、頂部半径方向部分と呼ぶ部分５３も含み、この部分５３は、主要縦方向部分４６の頂部端縁から繊維構造４１の頂部端縁に延びる。この頂部半径方向部分５３は、切れ目４９によって相互連結区域４３、４４から分離されている上流及び下流の重複部分５３ｍ，５３ｖを有する。この頂部半径方向部分５３は、頂部プラットホーム２３の圧力側の部分を形成するように、半径方向位置に折り曲げられることに適している。

この頂部半径方向部分５３は、さらに、上流副次的縦方向部分５５ｍを生じさせる一連の接合部分５９によって前方に延ばされ、且つ、下流副次的縦方向部分５５ｖによって下流方向に延ばされている。これらの副次的縦方向部分は、頂部締結具フランジ２５を形成するように縦方向に折り曲げられることに適している。

プリフォーム４０は、そのプリフォームを柔軟化させ、繊維をより容易に動かして位置合わせを外すために、湿らされてもよい。その次に、プリフォームは、プリフォーム４０の所望の形状に合致する内側空間を有する成形型の中に入れられる。

プリフォーム４０の前縁及び後縁の成形を、図６Ａと図６Ｂとを参照して、より詳細に説明する。これらの図は、プリフォーム４０の形状を破線で示し、及び、最終的な部品２０の形状を連続線で示す。成形中に、主要縦方向部分４６、４７は、間隙５０を残すように互いから一定の間隔を開けられる。その次に、マトリックスが注入されて固体化される間にそのマトリックスがその間隙５０を埋めないように、及び、したがってエーロフォイル空洞３０を得ることを可能にするように、インサートがその間隙５０の中に挿入される。

後縁２９においては、主要縦方向部分４６、４７は第２の相互連結部分４４に向かって規則的に収斂する。最終的な部品２０の後縁２９が相互連結部分４４の中央平面４４′上に位置する形で、成形が行われる。

エーロフォイル２０の反りの故に、吸引側の壁２７に沿った後縁２９と前縁２８との間の曲線距離が、圧力側の壁２６に沿った同じ後縁２９と前縁２８との間の曲線距離よりも長く、及び、したがって、後縁２９からの等距離点（ｅｑｕａｌ−ｌｅｎｇｔｈ ｐｏｉｎｔ）Ｉが吸引側の壁上で前縁２８の近くに位置する。これとは対照的に、組立によって、第１及び第２の繊維構造４１、４２の主要縦方向部分４６、４７は、互いに同一の長さを有する。この状況下では、第２の相互連結部分４４の中央平面４４′が所望の後縁２９上に位置するが、第１の相互連結部分４３の中央平面４３′は、等距離点Ｉに位置し、及び、前縁２８には位置しない。

したがって、第１の相互連結部分４３は弦面Ｃの吸引側上を延びており、及び、その中央平面４３′はさらに、この弦面Ｃに対して４５°未満の、好ましくは約１０°の角度θを形成する。

前縁２８においては、圧力側における第１の繊維構造４１の縦方向部分４６は、概ねＳ字形の湾曲部を形成するように湾曲しており、及び、この湾曲部は、前縁２８を形成して、その後に第２の繊維構造４２と第１の相互連結部分４３とを繋ぎ合わせるように、最初は凸形であり、その次に凹形である。

第２の繊維構造４２の縦方向部分４７は、相互連結部分４３に向かって吸引側からより規則正しく収斂する。

プリフォーム４０のプロファイルが、そのベーンのために必要とされるプロファイルと比較すると、相互連結部分４３から得られる第１の相互連結部分の遠位端部が、こうして、圧力側と吸引側の円弧６８、６９を経由して連続線で示されている所望のプロファイルに合致する第１の突出部６３を形成する。適正な変形（ｕｎｍｏｌｄｉｎｇ）を確実なものにするために、圧力側の円弧６８は前縁２８における所望のプロファイルに連結する。この結果として、第１の繊維構造４１の凸形湾曲部と凹形湾曲部との間の変曲点が前縁２８に一致する。さらに、この変曲点における接線が弦面Ｃに対して垂直である。

第１の相互連結部分４３における２つの繊維構造４１、４２の間の接合部が、さらに、間隙５０を形成するベーンの内側表面内に、湾曲したノッチ６７を形成する。

成形型を用いて成形が行われ終わった後に、プリフォーム４０は硬化するように乾燥させられ、これによって、成形中に付加された形状をブロックする。その次に、プリフォーム４０は、この例では多孔質アルミナマトリックスであるマトリックスが中に注入されている、所望のベーンのブランク６０の寸法を有する射出金型の中に入れられる。例えば、上記射出（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）は、液体複合材成形（ＬＣＭ）法によって行われてもよい。この段階の最後に、且つ、インサートが取り外された後に、アルミナ繊維を使用して織られており且つアルミナマトリックス内に埋め込まれているプリフォーム４０を備える複合材料で作られている、ベーンのブランク６０が得られる。

ベーンのブランク６０が、締結具フランジ２４、２５と共に、所望のプラットホーム２２、２３を既に有するということが、図７に見てとれる。これとは対照的に、未完成ブランク６０のエーロフォイル６１は、上流及び下流の相互連結部分４３、４４から得られた相互連結部分のそれぞれの遠位端部から結果的に生じる、上流及び下流の突出部６３、６４を有する。図６Ａと図６Ｂとに見てとることも可能であるこれらの突起は、最終的なエーロフォイル２１を得るために機械加工によって取り除かれる必要がある。

前縁２８では、機械加工は、所望のプロファイルを得るために、上流の突出部６３を切り取ることと、前縁２８と吸引側の壁２７とを滑らかにすることとを含む。

後縁２９では、下流の突出部６４を切り取ることと、第２の相互連結部分４４の中央平面４４′のどちらの側の後縁を薄くすることとを含む。

エーロフォイル２１とプラットホーム２２、２３との間の接合部において機械加工をより容易にするために、及び、機械加工中のベーンの構造の弱体化を回避するために、相互連結部分４３、４４は、その底部端部と頂部端部において、約５ミリメートル（ｍｍ）に等しい小さい幅を有する。この相互連結部分４３、４４の幅は、エーロフォイル２１の中間部分内ではより大きく、約１０ｍｍに等しい。

場合に応じて、他の仕上げ段階と、特に機械加工段階とが、ベーン２０を完成させるために行われてもよい。

本説明で説明されている実施形態又は具体例が、非限定的な例示のために示されており、及び、当業者が、この説明に照らして、本発明の範囲内に留まりながら、これらの実施形態と具体例を変更すること、又は、他のものを想定することが容易である。

さらに、これらの実施形態又は具体例の様々な特徴が、単独で使用されてもよく、又は、互いに組み合わされて使用されてもよい。これらの特徴が組み合わされる時には、これらの特徴は、上述したように又は他の形でくみ合わされてもよく、及び、本発明は、本説明に説明されている特定の組合せに限定されない。特に、明示しない限り、いずれか１つの具体例又は実施形態に関して説明されている特徴が、任意の他の実施形態又は具体例に類似の形で適用されてもよい。

１ バイパスターボジェット
２ ファン
３ 低圧圧縮機
４ 高圧圧縮機
５ 燃焼室
６ 高圧タービン
７ 低圧タービン
１０ 後置タービンステータ
１１ 内側ハブ
１２ 外側シュラウド
２０ ベーン
２１ エーロフォイル
２２ 底部プラットホーム
２３ 頂部プラットホーム
２４ 締結具フランジ
２５ 締結具フランジ

Claims (12)

1. 中空タービンエンジンベーンのための繊維プリフォームであって、
   前記繊維プリフォームは、
   ３次元織りによって得られ、且つ、エーロフォイル（２１）の圧力側の壁（２６）を実質的に形成するのに適している少なくとも１つの主要縦方向部分（４６）を備える、第１の繊維構造（４１）と、
   ３次元織りによって得られ、且つ、前記エーロフォイル（２１）の吸引側の壁（２７）を実質的に形成するのに適している少なくとも１つの主要縦方向部分（４７）を備える第２の繊維構造（４２）とを備え、
   前記第１の繊維構造（４１）及び前記第２の繊維構造（４２）の各々は、さらに、その主要縦方向部分（４６、４７）の前方端縁に沿って延びる第１の相互連結区域（４３）であって、この第１の相互連結区域は互いに一体状であり且つ前記繊維プリフォーム（４０）の第１の相互連結部分（４３）を形成する第１の相互連結区域（４３）と、その主要縦方向部分（４６、４７）の後方端縁に沿って延びる第２の相互連結区域（４４）であって、この第２の相互連結区域は互いに一体であり且つ前記繊維プリフォーム（４４）の第２の相互連結部分を形成する第２の相互連結区域とを含み、
   前記第１の繊維構造（４１）及び前記第２の繊維構造（４２）の前記主要縦方向部分（４６、４７）は、エーロフォイル空洞（３０）を形成するのに適している前記主要縦方向部分（４６）の間の間隙（５０）を残すように分離させられている、繊維プリフォームにおいて、
   前記第１の繊維構造（４１）及び前記第２の繊維構造（４２）の前記第１の相互連結区域（４３）は相互連結の形に一体状に織られており、及び／又は、前記第１の繊維構造（４１）及び前記第２の繊維構造（４２）の前記第２の相互連結区域（４４）は相互連結の形に一体状に織られていることと、
   前記第１の繊維構造（４１）及び前記第２の繊維構造（４２）の前記主要縦方向部分（４６）は、非相互結合の形に一体状に織られていることを特徴とする繊維プリフォーム。
2. 複数の前記第１の繊維構造（４１）の少なくとも１つは、さらに、その主要縦方向部分（４６）の底部端縁又は頂部端縁から延びており且つプラットホーム（２２、２３）又は締結具フランジを形成するのに適している、少なくとも１つの半径方向部分（５２、５３）を含む請求項１に記載の繊維プリフォーム。
3. 複数の前記第１の繊維構造（４１）の少なくとも１つは、前記繊維構造（４１）が平らである時に、前記繊維構造（４１）の前記第１の相互連結区域（４３）の少なくとも一部分の前方に位置するか、又は、前記繊維構造（４２）の前記第２の相互連結区域（４４）の少なくとも一部分の後方に位置する、重複部分（５２ｍ、５２ｖ、５３ｍ、５３ｖ）を含み、
   前記重複部分（５２ｍ、５２ｖ、５３ｍ、５３ｖ）と当該の前記第１の相互連結区域（４３）又は前記第２の相互連結区域（４４）との間に間隙（４９）が残されている請求項２に記載の繊維プリフォーム。
4. 前記第１の相互連結部分（４３）及び／又は前記第２の相互連結部分（４４）は、その基部及び／又はその先端において、その中間部分に比べて、よりも小さい幅を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維プリフォーム。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の繊維プリフォーム（４０）から複合材料の単一部品として形成されており、前記繊維プリフォーム（４０）は型の中で成形され且つマトリックス内に埋め込まれていることを特徴とする、特にＴＲＶタイプの中空ベーン。
6. 前記繊維プリフォームは、セラミック酸化物タイプの繊維、好ましくはアルミナ、ムライト、シリカ、又は、ジルコニアの繊維で作られている、請求項５に記載の中空ベーン。
7. 前記マトリックスは、セラミック酸化物タイプであり、好ましくはアルミナ、ムライト、シリカ、又は、ジルコニアである請求項５又は６に記載の中空ベーン。
8. 請求項５〜７のいずれか１項に記載の中空ベーン（２０）を含むことを特徴とするタービンエンジン。
9. 中空ベーンを製造する方法において、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維プリフォーム（４０）を織って裁断する段階と、
   所望の未完成ブランク（６０）の形状を有する型の中で前記繊維プリフォーム（４０）を折り曲げて成形する段階と、
   前記２つの主要縦方向部分（４６、４７）の間の前記間隙（５０）の中にインサートを置く段階と、
   前記未完成ブランク（６０）を得るために、前記繊維プリフォーム（４０）の周りにマトリックスを注入して固体化する段階と、
   前記インサートを取り除く段階と、
   最終部品（２０）の前縁（２８）及び後縁（２９）を得るために、前記繊維プリフォームの前記第１の相互連結部分（４３）及び前記第２の相互連結部分（４４）に相当する前記未完成ブランク（６０）の相互連結部分（６３、６４）を機械加工する段階とを含むことを特徴とする方法。
10. 成形段階中に、前記第２の繊維構造（４２）は、その第２の相互連結区域（４４）及び前記第１の相互連結区域（４３）の間において、前記中空ベーンの前記圧力側（２６）の下流部分を形成するのに適している少なくとも第１の凹形湾曲部と、それに続いて、前記中空ベーンの前記圧力側（２６）の上流部分を形成するのに適している凸形湾曲部と、それに続く、前記第１の相互連結区域（４３）内の前記第１の繊維構造（４１）と結合する働きをする第２の凹形湾曲部とを呈するように湾曲させられており、その次に、前記第１の相互連結区域（４３）の遠位部分が、所望の前記最終部品（２０）の前記前縁（２８）と前記後縁（２９）とによって形成されている弦面（Ｃ）の吸引側を延びる請求項９に記載の方法。
11. 前記繊維プリフォーム（４０）の前記第１の相互連結部分（４３）に相当する前記未完成ブランク（６０）の前記第１の相互連結部分を機械加工する段階は、前記第１の相互連結部分の前記遠位部分（６３）から切り離す段階と、前記前縁（２６）と前記吸引側の壁（２７）とを滑らかにする段階とを含む請求項１０に記載の方法。
12. 前記繊維プリフォーム（４０）の前記第２の相互連結部分（４４）に相当する前記未完成ブランク（６０）の前記第２の相互連結部分を機械加工する段階は、前記後縁（２９）を得るために前記第２の相互連結部分を薄くする段階を実質的に含む請求項９〜１１のいずれか１項に記載の方法。

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