JP5472314B2 - 翼の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の第1の特徴は、上記翼の製造方法であって、(a)前記内層翼の内面形状に対応する表面形状を有する治具の表面に強化繊維で構成された内層翼織物成形体を形成し、(b)前記内層翼織物成形体にマトリックスを含浸させて、前記内層翼織物成形体を前記内層翼として仕上げ、(c)前記(b)の途中又は終了後に、前記治具を前記内層翼織物成形体又は前記内層翼から取外し、(d)前記(b)及び前記(c)の終了後に、前記後部空間に対応する表面形状を有する補助治具と前記内層翼とを組合せて組合せ体を形成し、(e)前記(d)の終了後に、前記組合せ体の表面に強化繊維で構成された外層翼織物成形体を形成し、(f)前記(e)の終了後に、前記外層翼織物成形体にマトリックスを含浸させ、前記外層翼織物成形体を前記外層翼に仕上げ、(g)前記(f)の途中又は終了後に、前記補助治具を前記外層翼織物成形体又は前記外層翼から取外す、翼の製造方法を提供する。
第1実施形態に係るタービン静翼の製造方法について、図4のフローチャート、図5(a)〜図7(b)を参照して説明する。
図5(a)に示されるように、内層翼17の内面形状に対応する表面形状を有した治具31を用い、セラミックス繊維(セラミックス繊維の繊維束)をブレード織り[braid weave]又は平織り[plain weave]等により治具31の表面に沿って2次元的及び/又は3次元的に織り込む。これにより、治具31の表面にセラミックス強化繊維で構成された内層翼織物成形体17Fが形成される。なお、セラミックス繊維の織り方は、適宜変更可能である。
図5(b)に示されるように、内層翼織物形成工程の終了後に、気相含浸法(CVI法)、液相含浸焼成法(PIP法)、及び、固相含浸法などによって内層翼織物成形体17Fにセラミックスマトリックスが含浸される。これにより、内層翼織物成形体17Fが内層翼17として仕上げられる。なお、セラミックスマトリックスの含浸法は、適宜変更可能である。
図5(c)に示されるように、内層翼含浸工程の途中又は終了後に、治具31を横方向に移動させて、治具31が内層翼織物成形体17F又は内層翼17から取外される。
図6(a)に示されるように、内層翼含浸工程及び治具取外し工程の終了後に、後部空間Sに対応する表面形状を有する補助治具33と内層翼17とが組合せ治具37の所定位置にセットされる。ここで、内層翼17と補助治具33とは隣接して組合わされる。これにより、内層翼17と補助治具33とからなる組合せ体35が形成される。
図6(b)に示されるように、組合せ工程の終了後に、セラミックス繊維(セラミックス繊維の繊維束)をブレード織り又は平織り等により組合せ体35の表面に沿って2次元的及び/又は3次元的に織り込む。これにより、組合せ体35の表面にセラミック繊維で構成された外層翼織物成形体15Fが形成される。なお、セラミックス繊維の織り方は、適宜変更可能である。また、セラミックス繊維を織り込む代わりに、組合せ体35の表面にセラミックス繊維からなる織物を巻付けることで外層翼織物成形体15Fが形成されてもよい。
図7(a)に示されるように、外層翼織物形成工程の終了後に、気相含浸法(CVI法)、液相含浸焼成法(PIP法)、及び、固相含浸法などによって外層翼織物成形体15Fにセラミックスマトリックスが含浸される。これにより、外層翼織物成形体15Fが外層翼15として仕上げられる。なお、セラミックスマトリックスの含浸法は、適宜変更可能である。
図7(b)に示されるように、外層翼含浸工程のの途中又は終了後に、補助治具33を横方向へ移動させて、補助治具33が外層翼織物成形体15F又は外層翼15ら取外される。
補助治具取外し工程の終了後に、機械加工によって噴射孔19及び排出孔21が形成される。なお、噴射孔19及び排出孔21の形成後に、適宜の含浸法によって外層翼15及び内層翼17の表面にコーティング処理が施されることが望ましい。
第2実施形態の説明の前に、参考形態に係るタービン静翼の製造方法について、図8のフローチャート、図5(a)、及び、図9(a)〜図10(b)を参照して説明する。
図5(a)に示されるように、第1実施形態の内層翼織物形成工程(ステップS11)と同様の処理を実行することで、治具31の表面にセラミックス強化繊維で構成された内層翼織物成形体17Fが形成される。
図9(a)に示されるように、内層翼織物形成工程の終了後に、後部空間Sに対応する表面形状を有する補助治具33と内層翼織物成形体17Fとが隣接して組合せられる。これにより、内層翼織物成形体17Fと補助治具33とからなる組合せ体35Fが形成される。
図9(b)に示されるように、組合せ工程の終了後に、第1実施形態の外層翼織物形成工程(ステップS15)と同様の処理を実行することで、組合せ体35Fの表面にセラミックス繊維で構成された外層翼織物成形体15Fが形成される。
図10(a)に示されるように、外層翼織物形成工程の終了後に、気相含浸法(CVI法)、液相含浸焼成法(PIP法)、及び、固相含浸法などによって外層翼織物成形体15F及び内層翼織物成形体17Fにセラミックスマトリックスが含浸される。これにより、外層翼織物成形体15F及び内層翼織物成形体17Fが、それぞれ外層翼15及び内層翼17として仕上げられる。
図10(b)に示されるように、含浸工程の途中又は終了後に、治具31及び補助治具33を横方向に移動させて、治具31が内層翼織物成形体17F又は内層翼17から取外されると共に、補助治具33が外層翼織物成形体15F又は外層翼15から取外される。
取外し工程の終了後に、第1実施形態の機械加工工程(ステップS18)と同様の処理を実行することで、噴射孔19及び複数の排出孔21が形成される。なお、噴射孔19及び排出孔21の形成後に、適宜の含浸法によって外層翼15及び内層翼17の表面にコーティング処理が施されることが望ましい。
第2実施形態に係るタービン静翼の製造方法について、図11のフローチャート、図5(a)〜(b)、図12(a)〜図13、及び、図16(b)を参照して説明する。
図5(a)に示されるように、第1実施形態の内層翼織物形成工程(ステップS11)と同様の処理を実行することで、治具31の表面にセラミックス強化繊維で構成された内層翼織物成形体17Fが形成される。
図5(b)に示されるように、内層翼織物形成工程の終了後に、第1実施形態の内層翼含浸工程(ステップS12)と同様の処理を実行することで、内層翼織物成形体17Fが内層翼17として仕上げられる。
図5(c)に示されるように、内層翼含浸工程の途中又は終了後に、第1実施形態の治具取外し工程(ステップS13)と同様の処理を実行することで、治具31が内層翼織物成形体17F又は内層翼17から取外される。
図12(a)に示されるように、内層翼含浸工程及び治具取外し工程の終了後に、後部空間Sに対応する表面形状を有する後部充填部材25と内層翼17とが組合せ治具39の所定位置にセットされる。ここで、内層翼17と後部充填部材25とは隣接して組合わされる。これにより、内層翼17と後部充填部材25とからなる組合せ体41が形成される。
図12(b)に示されるように、組合せ工程の終了後に、第1実施形態の外層翼織物形成工程(ステップS15)と同様の処理を実行することで、組合せ体41の表面にセラミックス繊維で構成された外層翼織物成形体15Fが形成される。
図13に示されるように、外層翼織物形成工程の終了後に、気相含浸法(CVI法)、液相含浸焼成法(PIP法)、及び、固相含浸法などによって外層翼織物成形体15Fにセラミックスマトリックスが含浸される。これにより、外層翼織物成形体15Fが外層翼15として仕上げられる。なお、セラミックスマトリックスの含浸法は、適宜変更可能である。この工程の途中又は終了後、組合せ治具39は取り外されるが、後部充填部材25は後部空間S内に残る。
外層翼含浸工程の終了後に、機械加工によって噴射孔27及び排出孔29が形成される。また、外層翼15からはみ出した後部充填部材25の余分な部分も、ここで除去される。なお、噴射孔27及び排出孔29の形成後に、適宜の含浸法によって外層翼15及び内層翼17の表面にコーティング処理が施されることが望ましい。
第3実施形態に係るタービン静翼の製造方法について、図14のフローチャート、図5(a)、及び、図15(a)〜図16(b)を参照して説明する。
図5(a)に示されるように、第1実施形態の内層翼織物形成工程(ステップS11)と同様の処理を実行することで、治具31の表面にセラミックス強化繊維で構成された内層翼織物成形体17Fが形成される。
図15(a)に示されるように、内層翼織物形成工程の終了後に、後部空間Sに対応する表面形状を有する後部充填部材25と内層翼織物成形体17Fとが隣接して組合せられる。これにより、内層翼織物成形体17Fと後部充填部材25とからなる組合せ体41Fが形成される。
図15(b)に示されるように、組合せ工程の終了後に、第1実施形態の外層翼織物形成工程(ステップS15)と同様の処理を実行することで、組合せ体41Fの表面にセラミックス繊維で構成された外層翼織物成形体15Fが形成される。
図16(a)に示されるように、外層翼織物形成工程の終了後に、気相含浸法(CVI法)、液相含浸焼成法(PIP法)、及び、固相含浸法などによって外層翼織物成形体15F及び内層翼織物成形体17Fにセラミックスマトリックスを含浸させる。これにより、外層翼織物成形体15F及び内層翼織物成形体17Fが、それぞれ外層翼15及び内層翼17として仕上げられる。
図16(b)に示されるように、含浸工程の途中又は終了後に、第2実施形態の治具取外し工程(ステップS33)と同様の処理を実行することで、治具31が内層翼成形体17F又は内層翼17から取外される。治具31は取り外されるが、後部充填部材25は後部空間S内に残る。
治具取外し工程の終了後に、第2実施形態の機械加工工程(ステップS37)と同様の処理を実行することで、噴射孔27及び排出孔29が形成される。また、外層翼15からはみ出した後部充填部材25の余分な部分も、ここで除去される。なお、噴射孔27及び排出孔29の形成後に、適宜の含浸法によって外層翼15及び内層翼17の表面にコーティング処理が施されることが望ましい。
Claims (6)
- ガスタービンエンジンのタービン又は圧縮機に用いられ、強化繊維とマトリックスとからなる複合材料製の翼であって、
強化繊維とマトリックスとからなる複合材料で構成された中空状の外層翼と、
強化繊維とマトリックスとからなる複合材料で構成され、前記外層翼の前縁側内面から後縁側内面に向けて延在し、背側外面が前記外層翼の背側内面に一体的に接合され、腹側外面が前記外層翼の腹側内面に一体的に接合された中空状の内層翼と、を備えており、
前記外層翼の内部における前記内層翼の後縁側外面と前記外層翼の前記後縁側内面の間に後部空間が区画されている、翼の製造方法であって、
(a)前記内層翼の内面形状に対応する表面形状を有する治具の表面に強化繊維で構成された内層翼織物成形体を形成し、
(b)前記内層翼織物成形体にマトリックスを含浸させて、前記内層翼織物成形体を前記内層翼として仕上げ、
(c)前記(b)の途中又は終了後に、前記治具を前記内層翼織物成形体又は前記内層翼から取外し、
(d)前記(b)及び前記(c)の終了後に、前記後部空間に対応する表面形状を有する補助治具と前記内層翼とを組合せて組合せ体を形成し、
(e)前記(d)の終了後に、前記組合せ体の表面に強化繊維で構成された外層翼織物成形体を形成し、
(f)前記(e)の終了後に、前記外層翼織物成形体にマトリックスを含浸させ、前記外層翼織物成形体を前記外層翼に仕上げ、
(g)前記(f)の途中又は終了後に、前記補助治具を前記外層翼織物成形体又は前記外層翼から取外す、翼の製造方法。 - 請求項1に記載の翼の製造方法であって、
前記複合材料が、セラミックス基複合材料又は炭素基複合材料である。 - ガスタービンエンジンのタービン又は圧縮機に用いられ、強化繊維とマトリックスとからなる複合材料製の翼であって、
強化繊維とマトリックスとからなる複合材料で構成された中空状の外層翼と、
強化繊維とマトリックスとからなる複合材料で構成され、前記外層翼の前縁側内面から後縁側内面に向けて延在し、背側外面が前記外層翼の背側内面に一体的に接合され、腹側外面が前記外層翼の腹側内面に一体的に接合された中空状の内層翼と、を備えており、
前記外層翼の内部における前記内層翼の後縁側外面と前記外層翼の前記後縁側内面の間に後部空間が区画されている、翼の製造方法であって、
(i)前記内層翼の内面形状に対応する表面形状を有した治具の表面に強化繊維で構成された内層翼織物成形体を形成し、
(ii)前記内層翼織物成形体にマトリックスを含浸させて、前記内層翼織物成形体を前記内層翼として仕上げ、
(iii)前記(ii)の途中又は終了後に、前記治具を前記内層翼織物成形体又は前記内層翼から取外し、
(iv)前記(ii)及び(iii)の終了後に、前記後部空間に対応する表面形状を有する後部充填部材と前記内層翼とを組合せて組合せ体を形成し、
(v)前記(iv)の終了後に、前記組合せ体の表面に強化繊維で構成された外層翼織物成形体を形成し、
(vi)前記(v)の終了後に、前記外層翼織物成形体にマトリックスを含浸させて、前記外層翼織物成形体を前記外層翼として仕上げる、翼の製造方法。 - 請求項3に記載の翼の製造方法であって、
前記複合材料が、セラミックス基複合材料又は炭素基複合材料である。 - ガスタービンエンジンのタービン又は圧縮機に用いられ、強化繊維とマトリックスとからなる複合材料製の翼であって、
強化繊維とマトリックスとからなる複合材料で構成された中空状の外層翼と、
強化繊維とマトリックスとからなる複合材料で構成され、前記外層翼の前縁側内面から後縁側内面に向けて延在し、背側外面が前記外層翼の背側内面に一体的に接合され、腹側外面が前記外層翼の腹側内面に一体的に接合された中空状の内層翼と、を備えており、
前記外層翼の内部における前記内層翼の後縁側外面と前記外層翼の前記後縁側内面の間に後部空間が区画されており、かつ、
強化繊維とマトリックスとからなる複合材料又は金属材料により構成された後部充填部材が、前記後部空間内に一体的に設けられている、翼の製造方法であって、
(I)前記内層翼の内面形状に対応する表面形状を有する治具の表面に強化繊維で構成された内層翼織物成形体を形成し、
(II)前記(I)の終了後に、前記後部空間に対応する表面形状を有する前記後部充填部材と前記内層翼織物成形体とを組合せて組合せ体を形成し、
(III)前記(II)の終了後に、前記組合せ体の表面に強化繊維で構成された外層翼織物成形体を形成し、
(IV)前記(III)の終了後に、前記内層翼織物成形体及び前記外層翼織物成形体にマトリックスを含浸させて、前記内層翼織物成形体及び前記外層翼織物成形体を、それぞれ前記内層翼及び前記外層翼として仕上げ、
(V)前記(IV)の途中又は終了後に、前記治具を前記内層翼織物成形体又は前記内層翼から取外す、翼の製造方法。 - 請求項5に記載の翼の製造方法であって、
前記複合材料が、セラミックス基複合材料又は炭素基複合材料である。
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