JP2017517663A - タービンエンジンのためのステータセクタ、及び、その製造方法 - Google Patents

Abstract

タービンステータのためのセクタは複合材料の複数のベーンを備え、各ベーンは、第１端部と第２端部の間を延びるエアフォイルを有する。セクタは第１及び第２のプラットフォームを備え、プラットフォームは、複合材料の円弧形状であり、第１のプラットフォームは、ベーンの第１端部が中に係合させられる開口部を有し、第２プラットフォームは、ベーンの第２端部が中に係合させられる開口部を有する。第１プラットフォーム内の開口部が、各々のベーンの第１端部と開口部との間に隙間を残すように、開口部内に係合させられるベーンの第１端部の寸法よりも大きい寸法を有する。開口部内に係合させられる各ベーンの第１端部が、第１端部の周りを延びる肩部を画定するように、エアフォイルの寸法よりも小さい寸法を有する。肩部が、第１プラットフォームの開口部の寸法よりも大きい寸法を有し且つ第１プラットフォームの表面に接触している。【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、タービンエンジンのステータに関する。その特定の分野は、航空機用エンジン又は産業用タービンのためのガスタービンの圧縮機又はガイドベーン組（ｇｕｉｄｅ ｖａｎｅ ｓｅｔ）の分野である。

タービンエンジンの性能を向上させることと、タービンエンジンの汚染排気ガスを減少させることとが、これまでよりも高い動作温度を想定することを結果的にもたらす。したがって、タービンエンジンの高温部分内の要素に関して、セラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）材料を使用することがすでに提案されている。こうした材料は、顕著な熱構造特性、即ち、こうした材料を構造要素を構成するのに適したものにする機械的特性と、高温度においてこうした特性を維持する能力とを有する。さらに、ＣＭＣ材料は、タービンエンジンの高温部分内の要素のために従来において使用されている金属材料の密度よりも著しく低い密度を有する。

ある特許文献には、組み込まれている内側プラットフォームと外側プラットフォームとを伴って、タービンエンジンのロータホイールのためのブレードをＣＭＣで作成することが説明されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。また、別の特許文献において、タービンノズルのためにＣＭＣ材料を使用することもすでに提案されている（例えば、特許文献４参照。）。

金属で作られている従来のタービンノズル又は圧縮機ガイドベーン組は、互いにアセンブリされている複数のセクタによって構成されており、各々のセクタは、内側プラットフォームと、外側プラットフォームと、この内側プラットフォームと外側プラットフォームとの間を延び且つこれらのプラットフォームに固定されている複数のベーンとを有する。内側プラットフォームと外側プラットフォームは、ガスタービンノズル又はガイドベーン組の中を通る気体通路又は空気通路を画定する。セクタの外側プラットフォームは、外側においては、タービンノズル又は圧縮機ステータがケーシング内に取りつけられることを可能にするタブに固定されている。

また、別の特許文献において、内側シュラウドと外側シュラウドとの間にベーンをアセンブリすることによって金属材料で作られている圧縮機ステータ段が説明されており（例えば、特許文献５参照。）、ベーンの内側端部と外側端部は、別々の単一のストリップを介して、内側シュラウドと外側シュラウドとにそれぞれに固定されている。こうした状況では、連続ストリップによって内側又は外側のプラットフォームに対してベーンを固定することが、ベーン相互間の位置合わせの問題を生じさせる。明確に述べると、こうした固定方法は、ベーンがストリップに対して位置合わせされることを可能にするために、ベーン相互間に大きな隙間が設けられることを必要とする。このような隙間は、エンジン内での過大な漏洩とヘッドロス（ｈｅａｄ ｌｏｓｓ）とを生じさせるので、低圧ノズル又はステータにおいては受け入れがたい。

また、別の特許文献において、内側シュラウドと外側シュラウドとの間にアセンブリされるベーンを有する金属材料で作られている圧縮機ステータが説明されており（例えば、特許文献６参照。）、大きな隙間が、特に内側シュラウド内のスロットとベーンの内側端部との間に設けられている。特許文献５の場合と同様に、こうした隙間がエンジン内での過大な漏洩の原因となるので、内側通路が画定されている場所では、こうした隙間は許容不可能である。

国際公開第２０１０／０６１１４０号 国際公開第２０１０／１１６０６６号 国際公開第２０１１／０８０４４３号 国際公開第２０１０／１４６２８８号 欧州特許第１２１３４８４号明細書 欧州特許第１６２６１６３号明細書

本発明の目的が、金属セクタの様々な機能、特に、内側プラットフォームと外側プラットフォームとによって気体流路又は空気流路を画定する機能と、ケーシング内での取り付けの機能とを再現すると同時に、ステータセクタ、特にタービンノズル又は圧縮機ガイドベーン組が複合材料で製造されることを可能にする方法を提供することである。本発明の別の目的が、基本要素を互いにアセンブリすることによって、簡易化された仕方でこうしたステータセクタが作成されることを可能にすることであり、これは、ベーンとプラットフォームとが互いに組み合わされている場所において漏洩を発生させることなしに可能である。

この目的は、タービンエンジンステータのセクタを製造する方法であって、
複数の一体構造のベーン繊維ブランクを作成する段階と、
一体構造のベーン繊維プリフォームを得るために、その繊維ブランクを成形する段階と、
プリフォームによって構成されており且つマトリックスによって高密度化されている繊維補強材を各々が備える複合材料ベーンを得るために、ベーンプリフォームをマトリックスで高密度化する段階と、
第１の端部と第２の端部との間にエアフォイルを画定する、第１の端部と第２の端部とを形成するために、各ベーンを機械加工する段階であって、第１の端部の各々が、第１の端部の周りを延びる肩部を画定するようにエアフォイルの寸法よりも小さい寸法を有する段階と、
ベーンの第１及び第２の端部内にそれぞれのスロット又はノッチを作成する段階と、
第１のプラットフォームのための繊維ブランクと、第２のプラットフォームのための繊維ブランクとを作成する段階と、
円弧形の第１のプラットフォームのための一体構造繊維プリフォームと、円弧形の第２のプラットフォームのための一体構造繊維プリフォームとを得るために、繊維ブランクを成形する段階と、
プリフォームによって構成されており且つマトリックスによって高密度化されている繊維補強材を含む、複合材料で作られており且つ円弧形である第１及び第２のプラットフォームを得るために、第１及び第２のプラットフォームのためのプリフォームをマトリックスによって高密度化する段階と、
第１及び第２のプラットフォーム内に開口部を作成する段階であって、第１のプラットフォーム内の開口部は、ベーンの第１の端部の寸法よりも大きい寸法を有し、及び、第１の端部の各々の周りを延びる肩部が、第１のプラットフォーム内の開口部の寸法よりも大きい寸法を有する段階と、
第２のプラットフォーム内の開口部の中にベーンの第２の端部を係合させる段階と、
ベーンの第２の端部の各スロット又はノッチの中に固定要素を配置する段階と、
第１のプラットフォーム内の開口部の中にベーンの第１の端部を係合させる段階と、
ベーンの第１の端部の各スロット又はノッチの中に固定要素を配置する段階とを含む方法によって実現される。

したがって、ベーンの第１の端部の寸法よりも大きい寸法を有する第１のプラットフォーム内の開口部を作成することによって、及び、第１のプラットフォーム内の開口部の寸法よりも大きい寸法を有する、各々の第１の端部の周りを延びる肩部を作成することによって、より容易にベーンと内側プラットフォームとが互いに組み合わされるように、ベーンの内側端部と内側プラットフォーム内の開口部との間に隙間を残すことが可能である。明確に述べると、ベーンの第２の端部が、円弧形である第２のプラットフォーム内の開口部の中にすでに係合させられて固定されている時には、これらの開口部がベーンの第１の端部に対して隙間を残すのに十分な寸法でないならば、第１のプラットフォーム内の開口部内にベーンの第１の端部を係合させることは不可能である。これとは対照的に、ベーンの第１の端部は、第１のプリフォーム内の開口部の寸法よりも大きい寸法のそれぞれの肩部によって囲まれているので、これらの肩部は、第１の端部と第１のプラットフォーム内の開口部との間に存在している隙間を流路から遮断する役割を果たし、これによって、流路の内側が画定される場所においてステータが耐漏洩性であることを可能にする。

さらに、ベーンとプラットフォームとの間のアセンブリを容易化するための隙間を提供することを選択することが、共通設計の形でベーンが大量生産されることを可能にし、及び、したがって、ステータセクタを作成するために必要とされる様々な種類の部品の個数を減少させることを可能にする。このことは、このようなステータセクタを製造する時間とコストを減少させる役割を果たす。

本発明の方法の特定の特徴では、ベーンと、第１のプラットフォームと、第２のプラットフォームと、固定要素とが、セラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）材料で作られている。

本発明は、さらに、タービンステータのためのセクタを提供し、このセクタは、マトリックスによって高密度化された繊維補強材を含む複合材料の複数のベーンを備え、各ベーンは、第１の端部と第２の端部との間を延びるエアフォイルを有し、及び、上記セクタは、さらに、第１のプラットフォームと第２のプラットフォームとを備え、これらのプラットフォームは、円弧形状であり且つマトリックスによって高密度化されている繊維補強材を含む複合材料で作られており、第１のプラットフォームは、ベーンの第１の端部が中に係合させられる開口部を有し、第２のプラットフォームは、ベーンの第２の端部が中に係合させられる開口部を有し、及び、このセクタは、第１のプラットフォーム内の開口部が、各ベーンの第１の端部と開口部との間に隙間を残すように、上記開口部内に係合させられるベーンの第１の端部の寸法よりも大きい寸法を有するということと、上記開口部内に係合させられる各ベーンの第１の端部が、上記第１の端部の周りを延びる肩部を画定するように、エアフォイルの寸法よりも小さい寸法を有し、及び、肩部が第１のプラットフォームの開口部の寸法よりも大きい寸法を有し、且つ、第１のプラットフォームの表面に接触しているということとを特徴とする。

本発明のセクタの第１の特徴では、第２のプラットフォームを超えて延びる各ベーンの第２の端部の部分が、固定要素が中に配置される少なくとも１つのスロット又はノッチを含む。

本発明のセクタの第２の特徴では、第１のプラットフォームを超えて延びる各ベーンの第１の端部の部分が、固定要素が中に配置される少なくとも１つのスロット又はノッチを含む。

本発明のセクタの第３の特徴では、ベーンと、第１のプラットフォームと、第２のプラットフォームとが、セラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）材料で作られている。

本発明のセクタの第４の特徴では、第１のプラットフォームはステータセクタの内側プラットフォームに対応し、及び、エアフォイルの第１の端部は上記エアフォイルの内側端部に対応し、第２のプラットフォームは上記ステータセクタの外側プラットフォームに対応し、及び、エアフォイルの第２の端部は上記エアフォイルの外側端部に対応する。

本発明は、さらに、
− 複数の本発明のセクタを有するタービンエンジンステータと、
− 本発明のステータを有するタービンエンジン圧縮機と、
− 本発明の圧縮機を有するタービンエンジン
とを提供する。

添付図面を参照しながら非限定的な例示の形で示されている以下の説明から、本発明がより適切に理解されることが可能である。

本発明の実施形態によるタービンエンジンステータセクタの斜視図である。 本発明の実施形態によるタービンエンジンステータセクタの斜視図である。 図１Ａと図１Ｂとに示されているステータセクタのベーンを作成するための多層織り繊維ブランク（ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ ｗｏｖｅｎ ｆｉｂｅｒ ｂｌａｎｋ）の作成の非常に概略的な図解である。 図１Ａと図１Ｂとに示されているステータセクタのベーンのための図２の繊維ブランクから作成される繊維プリフォームを示す。 図３の繊維プリフォームから得られる、図１Ａと図１Ｂのステータセクタのための複合材料で作られているベーンの斜視図である。 図１Ａと図１Ｂのステータセクタの内側プラットフォームを作成するための多層織り繊維ブランクの作成の非常に概略的な図解である。 図５の繊維ブランクから作られている図１Ａと図１Ｂに示されているステータセクタの内側プラットフォームのための繊維プリフォームを示す。 図６の繊維プリフォームから得られる、図１Ａと図１Ｂのステータセクタのための、複合材料で作られている内側プラットフォームの斜視図である。 図１Ａと図１Ｂのステータセクタのための、複合材料で作られている外側プラットフォームの斜視図である。 図１Ａと図１Ｂのステータセクタを作成する際に互いにアセンブリされる外側プラットフォームとベーンを示す斜視図である。 図１Ａと図１Ｂのステータセクタを作成する際に互いにアセンブリされる内側プラットフォームとベーンを示す斜視図である。 ベーンの内側端部と内側プラットフォーム内の開口部との間に存在する隙間を示す、下方から見た図である。 ベーンの内側端部と内側プラットフォーム内の開口部との間に存在する隙間を示す、図１１の線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿った断面図である。 図１Ａと図１Ｂの複数のステータセクタを一体化することによって形成されるタービンエンジンステータの斜視図である。

本発明は、様々なタイプのガスタービンステータに適用可能であり、特に、タービンエンジンの低圧ノズル又はガイドベーン組に適用可能である。

図１Ａと図１Ｂは、タービンエンジンの低圧ノズルの一部分に対応する、一実施形態によるステータセクタ１００を示す。この例のステータ１００は、４つのベーン１１０と、内側プラットフォーム１２０と、外側プラットフォーム１３０とを有し、及び、内側プラットフォーム１２０と外側プラットフォーム１３０は円弧形である。

本明細書の全体において、術語「外側プラットフォーム」又は「内側プラットフォーム」は、流路を構成するためのプラットフォームを形成する部分と、取り付けタブ又はフック又は先端（ｎｉｂ）を形成する部分とを有する２機能プラットフォーム、又は、これらの部分の一方だけに限定される単一機能プラットフォームを示すために、互換的に使用されている。

術語「流路を構成するためのプラットフォーム」は、タービンノズルを通るタービン内の気体流路、又は、圧縮機ガイドベーン組を通る圧縮機内の空気流路を画定する、外側壁又は内側壁の一部分を形成する要素を示すために使用されている。

本明細書の全体において、術語「内側（ｉｎｎｅｒ）」及び「外側（ｏｕｔｅｒ）」は、タービンの軸線に対する位置又は方向配置に関連して使用されている。

外側プラットフォーム１３０は、流路を構成するプラットフォーム１３２を含む。流路を構成するプラットフォーム１３２の外側上には、概ねＳ字形の断面の角度セクタ（ａｎｇｕｌａｒ ｓｅｃｔｏｒ）の形態である上流取り付けタブ１３３と下流取り付けタブ１３４とが突き出ている。取り付けタブ１３３、１３４は、プラットフォーム１３２と同じ角度にわたって延びる。タブ１３３、１３４の末端部分はそれぞれに上流と下流とに向いており、及び、金属製のタービンノズルのために使用されるものに類似した形で航空機用エンジンのケーシング（図１Ａと図１Ｂには示されていない）によって保持されているフックの中に係合させられるためにある。

本明細書の全体において、術語「上流（ｕｐｓｔｒｅａｍ）」及び「下流（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）」は、タービンエンジンの中を通る気体流の流れ方向を基準として使用されている。

外側プラットフォーム１２０は、流路を構成するプラットフォーム１２２を有する。内側プラットフォーム１２０の内側上では、概ねＣ字形の断面を有する環状セクタの形状である上流及び下流フック１２３、１２４が突き出ており、これらはそれぞれに下流及び上流に湾曲させられている。

フック１２３、１２４は、（図１Ａと図１Ｂに示されていない）エンジン内の隣接したロータディスクのためのシーリングシステムを軸方向において所定位置に支持し且つ保持するためのものである。

各々のベーンは、内側端部１１２と外側端部１１３との間を延びるエアフォイル１１１を備える。内側プラットフォーム１２０は、ベーン１１０の内側端部１１２が中に係合させられる開口部１１２を有し、一方、外側プラットフォーム１３０は、ベーン１１０の外側端部１１３が中に係合させられる開口部１３１を有する。内側プラットフォーム１２０は、固定要素又はキー（ｋｅｙ）１４０によって形成されているほぞ穴結合タイプの接続部を介して、ベーン１１０の内側端部１１２に固定されており、及び、この固定要素又はキー１４０の各々は、内側プラットフォーム１２０を超えて位置している各内側端部１１２の部分の中に形成されているスロット又はノッチ１１２０内に挿入されている（図１Ｂ）。外側プラットフォーム１３０は、固定要素又はキー１５０によって形成されているほぞ穴結合タイプの接続部を介して、ベーン１１０の外側端部１１３に固定されており、及び、この固定要素又はキー１５０の各々は、内側プラットフォーム１２０を超えて位置している各外側端部１１３の部分の中に形成されているスロット又はノッチ１１３０内に挿入されている（図１Ａ）。

本発明では、ベーン１００と、内側プラットフォーム１２０と、外側プラットフォーム１３０と、固定要素１４０、１５０とが、各々に互いに独立的に形成されている。

図２は、繊維ブランク２００の非常に概略的な図であり、この繊維ブランク２００から、ベーンの繊維プリフォームが、マトリックスで高密度化されて機械加工された後に、図１Ａと図１Ｂとに示されているベーン１１０のような複合材料ベーンが得られるように、成形されることが可能である。

この例では、ブランク２００は、複数の経糸と緯糸の間の３次元織り又は多層織りによって得られる。成形後に、繊維ブランク２００はベーンプリフォームを構成する。ブランク２００は、作成されなければならないベーンの輪郭の厚さに応じて決定される可変的な厚さを有してもよい。

その次に、作成されなければならないブレードの繊維プリフォーム３００が、成形によって得られ、及び、ブランク２００は、図３に示されているように、ベーンの湾曲した輪郭を再現するように変形させられる。そのプリフォームの形状を維持することが可能であるプリフォームを得る働きをする初期的な高密度化の後に、プリフォーム３００は、エアフォイルを構成するプリフォーム部分を形成するように機械加工され、及び、ベーンの内側端部を構成するプリフォーム部分は、エアフォイルのためのプリフォーム部分の寸法よりも小さい寸法を有し且つスロット又はノッチを含むベーンの内側端部を構成し、及び、ベーンの外側端部のためのプリフォーム部分は、エアフォイルのためのプリフォーム部分の寸法よりも小さい寸法を有し且つスロット又はノッチを含む。したがって、図４に示されているように、各々がそれぞれのスロット１１２０、１１３０を有する内側端部１１２と外側端部１１３との間を延びるエアフォイル１１１を備えるベーン１１０が得られる。内側端部１１２がエアフォイル１１１の形状に類似した形状を有するが、この内側端部１１２は、内側端部１１２の周りすべてを延びる肩部１１２１を画定するように、エアフォイルの寸法よりも小さい寸法を有する。同様に、外側端部１１３がエアフォイル１１１の形状に類似した形状を有するが、この外側側部１１３は、内側端部１１３の周りすべてを延びる肩部１１３１を画定するように、エアフォイルの寸法よりも小さい寸法を有する。

一実施形態では、使用される糸が、日本の製品供給業者であるＮｉｐｐｏｎ Ｃａｒｂｏｎから名称「Ｎｉｃａｌｏｎ」として入手可能であり且つ０．５Ｋ（５００フィラメント）のフィラメント数（ｆｉｌａｍｅｎｔ ｃｏｕｎｔ）を有する、炭化ケイ素（ＳｉＣ）の糸であってもよい。

当然であるが、入手可能な糸のフィラメント数に応じて、糸の層の数の様々な組合せと、密集性（ｃｏｍｐａｃｔｎｅｓｓ）の変化と、フィラメント数の変化とが、得られるべき輪郭に対して適合させられることが可能である。

例えば、繊維ブラック２００を織るために、使用される織り（ｗｅａｖｉｎｇ）が、サテン（ｓａｔｉｎ）タイプ又はマルチサテン（ｍｕｌｔｉ−ｓａｔｉｎ）タイプの織りを有する多層を織ることを含んでもよい。例えばマルチプレーン織り（ｍｕｌｔｉ−ｐｌａｉｎ ｗｅａｖｅ）又はインターロック織り（ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ ｗｅａｖｅ）を伴う多層織りのような他のタイプの多層織りが使用されることが可能である。インターロック織りは、特定の緯糸列（ｗｅｆｔ ｃｏｌｕｍｎ）内の糸のすべてが織り平面（ｗｅａｖｅ ｐｌａｎｅ）内での同一の移動（ｍｏｖｅｍｅｎｔ）を有する形で、緯糸の各層が複数の経糸層と相互連結する織りである。

様々な多層織り形態が、特に国際公開第２００６／１３６７５５号パンフレットに説明されており、及び、この特許文献の内容は本明細書に引例として組み入れられている。

ベーンの繊維補強材を形成する繊維ブランクは、さらに、次の複数の層、即ち、
− 一次元（ｕｎｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）（ＵＤ）織物、
− ２次元（２Ｄ）織物、
− 組紐（ｂｒａｉｄ）、
− 編物（ｋｎｉｔｔｅｄ ｆａｂｒｉｃ）、
− フェルト（ｆｅｌｔ）、及び／又は、
− 糸又はトウ（ｔｏｗ）の単一方向（ＵＤ）シート、又は、複数のＵＤシートを互いに異なる方向に重ねることと、例えば、縫合によって、化学結合剤によって、又は、ニードリング（ｎｅｅｄｌｉｎｇ）によって、ＵＤシートを相互連結することとによって得られる、多方向（ｎＤ）シート
を重ねることによって得られてもよい。

これらの層は、例えば、縫合によって、糸又は剛性要素を埋め込むことによって、又は、ニードリングによって、相互連結させられる。

図５は、内側プラットフォームの繊維補強材を形成するための繊維ブランク４００を示す、非常に概略的な図であり、この繊維ブランク４００から、そのプリフォームの形状を維持することが可能であるプリフォームを得る働きをするマトリックスによる初期的な高密度化の後に内側プラットフォーム繊維プリフォームを成形することと、その次に、図１Ａと図１Ｂとに示されている内側プラットフォーム１２０を得るために、上記高密度化プリフォームを機械加工することとが可能である。

この説明している実施形態では、図５に概略的に示されているように、繊維ブランク４００は、複数の経糸層と複数の緯糸層とである多層織り（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｗｅａｖｉｎｇ)によって得られる。この多層織りは、特に、インターロック織り、即ち、特定の緯糸列内の糸のすべてが織り平面内での同一の移動を有する形で、緯糸の各層が複数の経糸層と相互連結する織りを含む。

ブランク４００は、流路を構成するプラットフォーム１２２とフック１２３、１２４とをそれぞれに形成する第１及び第２の部分４１０、４２０を有する。織りの最中には、第１及び第２の非相互連結ライン４０１、４０２が、繊維ブランクの内側において、部分４１０と部分４２０との間の境界に且つ２つのそれぞれの非相互連結区域４０３、４０４の上に位置している２つの連続する経糸層の間に作られる。部分４１０、４２０は、２つの非相互連結区域４０３、４０４の間に位置している相互連結区域４０５内で相互連結されている。ライン４０１、４０２で始まる非相互連結が、フック１２３、１２４を最終的に形成するためにブランクを成形しながら湾曲させられることが可能である２つのそれぞれの部分４２１、４２２を形成する役割を果たす。

内側プラットフォームを形成する繊維ブランクは、さらに、上記繊維ブランク４００の第１及び第２の部分４１０、４２０にそれぞれに対応する２つの繊維織物を互いに組み合わせることによって得られてもよい。こうした状況では、フック１２３、１２４を最終的に形成するためにブランクが成形される際に湾曲させられることが可能である２つの部分４２１、４２２を形成するために、この２つの繊維織物は、例えば縫合又はニードリングによって、相互連結区域４０５内でだけ相互連結させられる。それぞれに第１及び第２の部分４１０、４２０に対応する２つの繊維織物の各々は、特に、
− 一次元（ＵＤ）織物、
− ２次元（２Ｄ）織物、
− 組紐、
− 編物、
− フェルト、及び／又は、
− 糸又はトウの単一方向（ＵＤ）シート、又は、複数のＵＤシートを互いに異なる方向に重ねることと、例えば、縫合によって、化学結合剤によって、又は、ニードリングによって、ＵＤシートを相互連結することとによって得られる、多方向（ｎＤ）シート
の層又は複数の層の積み重ねから得られてもよい。

複数の層を積み重ねる時には、これらの層が、例えば縫合によって、糸又は剛性要素を埋め込むことによって、又は、ニードリングによって、相互連結させられる。

図６は、内側プラットフォームのための繊維プリフォーム５００の非常に概略的な図であり、この繊維プリフォーム５００は作成されて、その次に、概ね円弧形の形状を得るためにそのプリフォーム全体を成形し変形させることによって得られ、及び、部分４１０は、流路を構成するための内側表面の形状に類似した形状を再現するために変形させられ、及び、部分４２０の部分４２１、４２２は、フックの留め具部分の形状に類似した形状を再現するために湾曲させられる。

初期的な高密度化の後に、プリフォーム５００は、作成されるべき内側プラットフォームの形状と寸法とに等しい形状と寸法の開口部を形成するために機械加工される。

図７に示されているように、このことが、流路を構成するプラットフォーム１２２と、フック１２３、１２４と、後述するようにベーン１１０の内側端部１１２の形状に等しい形状であるが内側端部１１２の寸法よりも大きい寸法である開口部１２１とを有する、円弧形の内側プラットフォーム１２０を生じさせる。

図８に示されている外側プラットフォーム１３０は、内側プラットフォーム１２０を作成するための上述した仕方と同じ仕方で得られる。したがって、説明を簡略的にするために、外側プラットフォームの作成に含まれる諸段階は再説明しない。このようにして得られる外側プラットフォーム１３０は円弧形であり、及び、流路を構成するプラットフォーム１３２と、取り付けタブ１３３、１３４と、後述するようにベーン１１０の外側端部１１３の形状に等しい形状であるが外側端部１１３の寸法よりも大きい寸法である開口部１３１とを有する。

ベーンとプラットフォームとの間で異なる熱膨張率を有することを回避するために、これらの要素すべてが、同一の種類の繊維及びマトリックスで作られることが好ましい。

予め準備された部品を互いに組み合わせることによってステータセクタを作成することを、以下で説明する。図９に示されているように、このアセンブリは、ベーン１１０を外側プラットフォーム１３０と組み合わせることによって始まる。この目的のために、ベーン１１０の外側端部１１３が、外側プラットフォーム１３０の開口部１３１の中に係合させられる。その次に、外側プラットフォーム１３０と各ベーン１１０との間にアセンブリを固定するために、ベーン及びプラットフォームと同じ複合材料で作られていることが好ましい固定要素１５０が、外側プラットフォーム１３０の上方に突き出る外側端部１１３のスロット１１３０の各々の中に挿入されて接着される。

その後で、図１０に示すように、ベーンの内側端部１１２を内側プラットフォーム１２０の開口部１２１の中に係合させることによって、内側プラットフォーム１２０がベーン１１０と組み合わされる。その次に、ベーン及びプラットフォームと同じ複合材料で作られていることが好ましい固定要素１４０が、内側プラットフォーム１２０とベーン１１０との間にそのアセンブリを固定するために、内側プラットフォーム１２０の下方に存在する外側端部１１２のスロット１１２０の各々の中に挿入されて接着される。

その次に、このアセンブリは、相互高密度化（ｃｏ−ｄｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）によって、そのアセンブリ境界において部品間に接着部が形成されることを可能にする高密度化を被る。

ベーン１１０と内側プラットフォーム１２０との間のアセンブリは、ベーン１１０の内側端部１１２と内側プラットフォーム内の開口部１２１との間の隙間の存在によってのみ可能である。詳細に述べると、完成ステータの円形形状に適合するために、作成されるべきステータセクタは、内側プラットフォームと外側プラットフォームとによって画定される曲率半径を有する円の一部分に対応する必要がある。こうした状況においては、ベーン１１０は内側及び外側プラットフォームの間に半径方向に配置され、及び、この２つのプラットフォームの一方が、ベーンの軸線に対して垂直な方向においてベーンとドッキングさせられることは不可能である。この説明している実施形態では、ベーン１１０と最初にドッキングさせられるのは外側プラットフォーム１３０である。したがって、ドッキングは、ベーンの軸線に対する法線に沿って生じることが可能であり、したがって、ベーンの外側端部１１３と外側プラットフォーム１３０内の開口部１３１との間に隙間を残す必要が無い。これとは対照的に、ベーン１１０が円弧形を有するように外側プラットフォーム１３０と組み合わされて外側プラットフォーム１３０に固定された後では、内側プラットフォーム１２０の開口部１２１とベーンの内側端部との間にドッキング方向に備えられている幾らかの隙間がなければ、内側プラットフォーム１２０の開口部１２１内にベーンの内側端部１１２を係合させることは不可能である。

図１１と図１２とに示されているように、開口部１２１は開口部１２１の寸法よりも大きい寸法なので、内側端部１１２と開口部１２１との間のドッキング方向において、寸法Ｊが内側端部１１２と開口部１２１の間に存在する。この隙間Ｊは、内側プラットフォームとのドッキングのために、ベーンの位置に応じて配置される。隙間Ｊは、主として、内側プラットフォーム１２０の端部に位置しているベーンの内側端部１１２の一方の側にだけ位置しているのに対して、この隙間Ｊは、内側プラットフォーム１２０の中央部に位置しているベーン１１０の内側端部１１２の両側に配置されている。

したがって、ベーン１１０の内側端部１１２と内側プラットフォーム１２０の開口部１２１との間にこのように存在している隙間Ｊは、外側プラットフォームに対してすでに組み合わされ且つ固定されているベーンのすべてに対してプラットフォームが組み合わされることを可能にする。

さらに、こうした隙間が存在する状態でベーンと内側プラットフォームとの間のシーリングを維持するために、及び、ヘッドロス（ｈｅａｄ ｌｏｓｓ）を回避するために、ベーン１１０の各々が、内側端部１１２の周り全体を延び且つ内側プラットフォーム１２０内の開口部１２１の寸法よりも大きい寸法を有する肩部１１２１を有する。したがって、内側プラットフォーム１１２がベーン１１０とドッキングさせられてベーン１１０に固定され終わった後は、肩部１１２１はプラットフォーム１１２の頂部表面１１２ａに接触しており、したがって、内側端部１１２と開口部１２１との間に存在する空間から流路を隔離することを可能にする（図１１及び図１２）。

ステータセクタ１００がセラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）材料で作られていることが好ましく、即ち、耐火性繊維（炭素繊維又はセラミック繊維）で作られている補強材で形成されており且つ少なくとも部分的にセラミックであるマトリックスによって高密度化されている部品で作られていることが好ましい。ＣＭＣ材料の例は、Ｃ／ＳｉＣ複合材料（炭素繊維補強材と炭化ケイ素マトリックス）、Ｃ／Ｃ−ＳｉＣ複合材料（繊維により概ね隣接している炭素相と炭化ケイ素相との両方を含む、炭素繊維補強材及びマトリックス）、ＳｉＣ／ＳｉＣ複合材料（炭化ケイ素で両方が作られている補強繊維及びマトリックス）、及び、酸化物／酸化物複合材料（アルミナで両方が作られている補強繊維及びマトリックス）を含む。材料の機械的強度を向上させるために、界面相層（ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅ ｌａｙｅｒ）が補強繊維とマトリックスとの間に挿入されてもよい。

作成されるべき各部品の繊維補強材を形成する繊維プリフォームの高密度化が、マトリックスを構成する材料によって、プリフォームの体積の全体又は一部分にわたってそのプリフォームの孔を埋めることにある。この高密度化は、液体法を使用することによって、又は、化学気相浸潤法（ＣＶＩ）のような気体法を使用することによって、又は、実際には、これらの方法の両方を順次的に使用することによって行われてもよい。

この液体法は、マトリックスの材料のための前駆物質を含む液体組成物をプリフォームに含浸させることにある。この前駆物質は、通常は、場合によっては溶媒で希釈されている、高性能エポキシ樹脂のようなポリマーの形態である。このプリフォームは、完成部品の形状を有する凹みを残すように、封止された形で密閉されるのに適している金型の中に入れられる。その次に、この金型が密閉され、マトリックスのための液体前駆物質（例えば樹脂）が、プリフォームの繊維部分のすべてを含浸するために、その凹み全体にわたって注入される。

この前駆物質はマトリックスの形に変形させられ、即ち、場合によっては溶媒を取り除いた後に、及び、そのポリマーを硬化させた後に、一般的には金型を加熱することによって、熱処理を加えることによって重合させられ、及び、このプリフォームは、作成されるべき部品の形状に適合する形状の金型の中に保持され続ける。

セラミックマトリックスを形成する時には、使用される前駆物質と熱分解条件とに応じて、炭素又はセラミックマトリックスの形にマトリックスを変形するために、熱処理は、前駆物質を熱分解することにある。例えば、セラミックの液体前駆物質、特にＳｉＣの液体前駆物質は、ポリカルボシラン（ＰＣＳ）、又は、ポリチタノカルボシラン（ＰＴＳＣ）、又は、ポリシラザン（ＰＳＺ）のタイプの樹脂であってもよい。含浸から熱処理への複数の連続サイクルが、所望の度合の高密度化に達するために行われてもよい。

繊維プリフォームは、さらに、化学気相浸潤法（ＣＶＩ）によって、気体法によって既知の仕方で高密度化されてもよい。作成されるべき部品の繊維補強材に対応する繊維プリフォームが、反応気相が中に受け入れられる炉の中に入れられる。材料の表面上にだけ材料が付着させられることを生じさせる化学蒸着（ＣＶＤ）法に固有である圧力及び温度条件とは異なり、炉の内側の圧力及び温度と気相の組成とが、材料の芯の中に且つ繊維と接触している形で固体材料を付着させることによって、プリフォーム内にマトリックスを形成するためにプリフォームの孔の中で気相が拡散することを可能にするように選択され、及び、この固体材料は、分解する気相の成分の１つから結果的に生じるるか、又は、複数の成分の間の反応の結果として生じる。

ＳｉＣマトリックスが、メチルトリクロロシラン（ＭＴＳ）の分解の結果としてＳｉＣを与える、メチルトリクロロシラン（ＭＴＳ）を使用して得られてもよい。

液体法と気体法を組み合わせる高密度化が、意図された利用のための適切な特徴を得ると同時に、作業を容易化し、コストを制限し、且つ、製造サイクルを減少させるために、使用されることが可能である。

ベーンと、内側プラットフォームと、外側プラットフォームと、固定要素とのための各々の繊維プリフォームに対して個別的に行われる最初の高密度化は、液体法、気体法、又は、これらの両方の組合せを使用して行われてもよい。

図１３は、複数の上述したステータセクタ１００を一体化することによって得られるステータ６００を示し、このステータ６００は、航空機用エンジンのタービンのための低圧ノズルを構成するのに適している。

上述したステータセクタ１００では、ステータセクタを作成する時に、ベーンが外側プラットフォームと組み合わされ終わった後に、ベーンを内側プラットフォームと組み合わせることを可能にするために、隙間が内側端部と内側プラットフォーム内の開口部との間に残されている。しかし、本発明は、この順序で組み立てることに限定されない。本発明のステータセクタは、ベーンを内側プラットフォームと組み合わせることから始めて、その後で外側プラットフォームと組み合わせることによって、作成されることも可能である。こうした状況では、その開口部と外側端部との間に隙間を残すように、且つ、したがって、内側プラットフォームとすでに組み合わされており且つ内側プラットフォームに固定されているベーンに対して、外側プラットフォームが組み合わされることを可能にするように、ベーンの外側端部を受け入れる外側プラットフォーム内の開口部は、ベーンの外側端部の寸法よりも大きい寸法を有する。

１００ ステータセクタ
１１０ ベーン
１１１ エアフォイル
１１２ ベーンの内側端部
１１３ ベーンの外側端部
１２０ 内側プラットフォーム
１２１ 開口部
１２３ フック
１２４ フック
１３０ 外側プラットフォーム
１３１ 開口部
１３３ 取り付けタブ
１３４ 取り付けタブ
４００ 繊維ブランク
５００ 繊維プリフォーム

Claims (10)

1. タービンエンジンステータ（６００）のセクタ（１００）を製造する方法において、
   複数の一体構造のベーン繊維ブランク（２００）を作成する段階と、
   一体構造のベーン繊維プリフォーム（３００）を得るために、前記繊維ブランク（２００）を成形する段階と、
   前記プリフォームによって構成されており且つマトリックスによって高密度化されている繊維補強材を各々が備える複合材料ベーン（１１０）を得るために、前記ベーンプリフォーム（３００）を前記マトリックスで高密度化する段階と、
   エアフォイル（１１１）をその端部の相互間に画定する第１の端部（１１２）と第２の端部（１１３）とを形成するために、各ベーン（１１０）を機械加工する段階であって、前記第１の端部（１１２）の各々が、前記第１の端部（１１２）の周りを延びる肩部（１１２１）を画定するように、前記エアフォイル（１１）の寸法よりも小さい寸法を有する、段階と、
   前記ベーン（１１０）の前記第１の端部（１１２）及び第２の端部（１１３）内においてそれぞれのスロット又はノッチ（１１２０、１１３０）を作成する段階と、
   第１のプラットフォームのための繊維ブランク（４００）と、第２のプラットフォームのための繊維ブランクとを作成する段階と、
   円弧形の前記第１のプラットフォームのための一体構造繊維プリフォーム（５００）と、円弧形の前記第２のプラットフォームのための一体構造繊維プリフォームとを得るために、前記繊維ブランクを成形する段階と、
   前記プリフォームによって構成されており且つ前記マトリックスによって高密度化されている繊維補強材を含む、複合材料で作られており且つ円弧形である第１のプラットフォーム（１２０）及び第２のプラットフォーム（１３０）を得るために、前記第１のプラットフォーム及び前記第２のプラットフォームのためのプリフォームをマトリックスによって高密度化する段階と、
   前記第１のプラットフォーム（１２０）及び前記第２のプラットフォーム（１３０）内に開口部（１２１、１３１）を作成する段階であって、前記第１のプラットフォーム（１２０）の前記開口部（１２１）は、前記ベーン（１１０）の前記第１の端部（１１２）の寸法よりも大きい寸法を有し、各々の前記第１の端部（１１２）の周りを延びる前記肩部（１１２１）は、前記第１のプラットフォーム（１２０）内の前記開口部（１２１）の寸法よりも大きい寸法を有する、段階と、
   前記第２のプラットフォーム（１３０）の前記開口部（１３１）の中に前記ベーン（１１０）の前記第２の端部（１１３）を係合させる段階と、
   前記ベーン（１１０）の前記第２の端部（１１３）の各スロット又はノッチ（１１３０）の中に固定要素（１５０）を配置する段階と、
   前記第１のプラットフォーム（１２０）の前記開口部（１２１）の中に前記ベーン（１１０）の前記第１の端部（１１２）を係合させる段階と、
   前記ベーン（１１０）の前記第１の端部（１１２）の各スロット又はノッチ（１１２０）の中に固定要素（１４０）を配置する段階とを含む方法。
2. 前記ベーン（１１０）と、前記第１のプラットフォーム（１２０）と、前記第２のプラットフォーム（１３０）と、前記固定要素（１４０、１５０）とが、セラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）材料で作られている請求項１に記載の方法。
3. タービンステータ（６００）のためのセクタ（１００）であって、前記セクタは、マトリックスによって高密度化された繊維補強材を含む複合材料の複数のベーン（１１０）を備え、前記ベーン（１１０）の各々は、第１の端部（１１２）と第２の端部（１１３）との間を延びるエアフォイル（１１１）を有し、及び、前記セクタは、さらに、第１のプラットフォーム（１２０）と第２のプラットフォーム（１３０）とを備え、前記プラットフォームは、マトリックスによって高密度化されている繊維補強材を含む複合材料の円弧の形状であり、前記第１のプラットフォーム（１２０）は、前記ベーン（１１０）の前記第１の端部（１１２）が中に係合させられる開口部（１２１）を有し、及び、前記第２のプラットフォーム（１３０）は、前記ベーン（１１０）の前記第２の端部（１１３）が中に係合させられる開口部（１３１）を有するセクタにおいて、前記第１のプラットフォーム（１２０）内の前記開口部（１２１）が、各々の前記ベーン（１１０）の前記第１の端部（１１２）と前記開口部（１２１）との間に隙間（Ｊ）を残すように、前記開口部（１２１）内に係合させられる前記ベーン（１１０）の前記第１の端部（１１２）の寸法よりも大きい寸法を有するということと、前記開口部（１２１）内に係合させられる各々の前記ベーンの前記第１の端部（１１２）が、前記第１の端部（１１２）の周りを延びる肩部（１１２１）を画定するように、前記エアフォイル（１１１）の寸法よりも小さい寸法を有し、及び、前記肩部が、前記第１のプラットフォーム（１２０）の前記開口部（１２１）の寸法よりも大きい寸法を有し、且つ、前記第１のプラットフォーム（１２０）の表面に接触しているということとを特徴とするセクタ。
4. 前記第２のプラットフォーム（１３０）を超えて延びる各々の前記ベーン（１１０）の前記第２の端部（１１３）の部分が、固定要素（１５０）が中に配置される少なくとも１つのスロット又はノッチ（１１３０）を含むことを特徴とする請求項３に記載のセクタ。
5. 前記第１のプラットフォーム（１２０）を超えて延びる各々の前記ベーン（１１０）の前記第１の端部（１１２）の部分が、固定要素（１４０）が中に配置される少なくとも１つのスロット又はノッチ（１１２０）を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載のセクタ。
6. 前記ベーン（１１０）と、前記第１のプラットフォーム（１２０）と、前記第２のプラットフォーム（１３０）とが、セラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）材料で作られていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のセクタ。
7. 前記第１のプラットフォーム（１２０）は前記ステータセクタ（１００）の前記内側プラットフォームに対応することと、前記エアフォイル（１１１）の前記第１の端部（１１２）は前記エアフォイルの内側端部に対応し、前記第２のプラットフォーム（１３０）は前記ステータセクタ（１００）の前記外側プラットフォームに対応し、及び、前記エアフォイル（１１１）の前記第２の端部（１１３）は前記エアフォイルの前記外側端部に対応することとを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のセクタ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の複数のセクタ（１００）を有するタービンエンジンステータ（６００）。
9. 請求項８に記載のステータを有するタービンエンジン圧縮機。
10. 請求項９に記載の圧縮機を有するタービンエンジン。

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