JP6105051B2 - タービンエンジンファン用の複合材料から閉じたボックス構造プラットフォームを作るために３次元製織によって単一体として織られる繊維ブランク - Google Patents

Description

本発明は、航空機用タービンエンジンのファン用の複合材料からブレードプラットフォームを製造するために３次元（３Ｄ）製織によって繊維ブランクを作る一般的分野に関する。

タービンエンジン用の、特にターボジェット機用のファンブレードプラットフォームは、ファンの入口コーンを延在するようにファンのブレードの間に配置される。これらは、特に、ファンへの環状空気入口通路の内側を画定する働きをし、その通路は、ケーシングによって外側に画定される。

航空機用タービンエンジンのさまざまな部品を作るために複合材料を用いることが知られている。したがって、複合材料部品は、繊維プリフォームを作製し、かつ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得られ得る。意図された用途では、プリフォームは、ガラス、炭素、またはセラミック繊維から作られることができ、マトリックスは、有機材料（ポリマー）から、炭素から、またはセラミックから作られ得る。

比較的複雑な幾何学的形状を有する部品の場合は、また、３Ｄまたは多層製織によって単一体として繊維ブランクまたは構造を作ること、および製造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ように繊維構造を形成することが知られている。

したがって、プラットフォーム用のπ字状部分の繊維プリフォームを作製するように３Ｄ製織を用いる提案が既に行われている。基部および２つの脚部を備えるπ字状部分を有するこの種のプラットフォームは、基部の面から延在し、かつファンの回転速度によって生じる遠心力の下でプラットフォームのいかなる移動も回避するようにプラットフォームを補強する働きをする、スティフナを形成する。

この種のプラットフォームの場合は、スティフナの単なる存在が遠心力に対して必ずしも十分な強度を与えるとは限らないことが分かっている。したがって、その強度を補強するようにプラットフォームの基部の下に閉じたボックス構造を形成するために、スティフナの自由端の間に壁を付加することが必要であると分かっている。残念なことに、それは、プラットフォームプリフォームのスティフナにカバーを設けることを意味し、その作業は、当該繊維のサイズのために行うことが困難である。その結果として、この作業により、部品が容易に拒絶されることになり得る。

本発明の目的は、タービンエンジンファン用の複合材料から閉じたボックス構造のプラットフォームを作るために３次元製織によって単一体として織られる繊維ブランクを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、この目的は、３次元製織によって単一体として織られる繊維ブランクであって、両面を有し、
第１の部分、第２の部分、および第３の部分であり、それぞれがよこ糸の複数の層を備え、それぞれがその両面の間に繊維ブランクの厚さの一部を形成し、繊維ブランクのよこ糸が列に配置されており、各列が３つの部分すべてにおいてよこ糸を有する、第１の部分、第２の部分、および第３の部分と、
上流非連結限界と下流非連結限界との間でたて糸方向に繊維ブランクの寸法の一部分に対して第１の部分を第２の部分から分離する、閉じた非連結ゾーン、および
繊維ブランクの非連結限界から下流端縁までたて糸方向に繊維ブランクの寸法の一部分に対して第２の部分を第３の部分から分離する、少なくとも１つの開いた非連結ゾーン
を形成しながら、
繊維ブランクの各平面において、第１の部分、第２の部分、および第３の部分のよこ糸の層を連結する、１組のたて糸と、
閉じた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第１の部分のよこ糸の層、および閉じた非連結ゾーンの前後の繊維ブランクの第２の部分のよこ糸の層を連結する、１つまたは複数の第１のたて糸と、
開いた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第２の部分のよこ糸の層、および閉じた非連結ゾーンの前後の繊維ブランクの第１の部分のよこ糸の層を連結する、１つまたは複数の第２のたて糸と、
開いた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第２の部分のよこ糸の層、および開いた非連結ゾーンの前の繊維ブランクの第３の部分のよこ糸の層を連結する、１つまたは複数の第３のたて糸と、
開いた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第３の部分のよこ糸の層、および開いた非連結ゾーンの前の繊維ブランクの第２の部分のよこ糸の層を連結する、１つまたは複数の第４のたて糸と
を有する、繊維ブランクによって達成される。

この種の３次元製織により、ファンへの環状空気入口通路の内側を画定する働きをする、プラットフォームの基部の下に閉じたボックス構造を有するプラットフォームを製造するために単一体として繊維ブランクを作ることができる。

一実施形態においては、繊維ブランクは、閉じた非連結ゾーンの前のおよびそれに隣接する繊維ブランクの第１の部分のよこ糸の層、ならびに閉じた非連結ゾーンの後の繊維ブランクの第２の部分のよこ糸の層を連結する、１つまたは複数の第５のたて糸と、閉じた非連結ゾーンの前のおよびそれに隣接する繊維ブランクの第２の部分のよこ糸の層、および閉じた非連結ゾーンの後の繊維ブランクの第１の部分よこ糸の層を連結する、１つまたは複数の第６のたて糸と、をさらに備える。

第５のたて糸（複数可）および第６のたて糸（複数可）の経路は、閉じた非連結ゾーンの下流限界から繊維ブランクの中に延在する少なくとも１つの移行ゾーンで交差することが有利であり、移行ゾーンは、よこ糸の隣接する列の間で１ピッチステップよりも長い距離にわたってたて糸方向に延在する。この種の交差は、閉じた非連結ゾーンの下流限界を補強し、閉じた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの一部を展開する間に、糸にあまり応力を生じさせることがない。

開いた非連結ゾーンの非連結限界は、閉じた非連結ゾーンの上流限界と下流限界との間でたて糸方向に位置していてもよい。

もう１つの実施形態においては、繊維ブランクは、下流端縁と反対側の繊維ブランクの上流端縁から非連結限界までたて糸方向に繊維ブランクの寸法の一部分に対して第２の部分を第３の部分から分離する、第２の開いた非連結ゾーンをさらに含む。

第３のたて糸（複数可）は、開いた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第２の部分のよこ糸の層、および開いた非連結ゾーンの間の繊維ブランク第３の部分のよこ糸の層を連結することができ、第４のたて糸（複数可）は、開いた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第３の部分のよこ糸の層、および開いた非連結ゾーンの間の繊維ブランク第２の部分のよこ糸の層を連結することができる。

開いた非連結ゾーンの非連結限界は、閉じた非連結ゾーンの上流限界と下流限界との間でたて糸方向に位置していてもよい。

もう１つの実施形態においては、繊維ブランクは、閉じた非連結ゾーンの上流限界と下流限界との間でたて糸方向に繊維ブランクの寸法の一部分に対して第２の部分を第３の部分から分離する、２つの閉じた非連結ゾーンをさらに含み、前記２つの閉じた非連結ゾーンは、ハニカム配列でプラットフォームボックス構造を形成するためのものである。この種のハニカム配列により、厚さに対する制御を続けながら、プラットフォームのボックス構造の座屈強度を補強することができる。

こうした状況では、１つまたは複数の第６のたて糸は、２つの閉じた非連結ゾーンの前後の繊維ブランクの第２の部分のよこ糸の層を連結することができ、１つまたは複数の第７のたて糸は、２つの閉じた非連結ゾーンの前後の繊維ブランクの第３の部分のよこ糸の層を連結することができ、第６のたて糸および第７のたて糸の経路は、２つの非連結ゾーンを生じるために３回交差する。

同様に、１つまたは複数の第８のたて糸は、２つの閉じた非連結ゾーンの前の繊維ブランクの第２の部分のよこ糸の層、および２つの閉じた非連結ゾーンの後の繊維ブランクの第３の部分のよこ糸の層を連結することができ、１つまたは複数の第９のたて糸は、２つの閉じた非連結ゾーンの前の繊維ブランクの第３の部分のよこ糸の層、および２つの閉じた非連結ゾーンの後の繊維ブランクの第２の部分のよこ糸の層を連結することができ、第８のたて糸（複数可）および第９のたて糸（複数可）の経路は、２つの閉じた非連結ゾーンの中央領域で交差する。

実施形態にかかわらず、繊維ブランクの両面に隣接するよこ糸の外側層は、たて糸方向に繊維ブランクの全体寸法にわたって連続的に延在する同じたて糸で織られることが有利であり、それによって、表面での糸の連続性を保つ。

本発明の第２の態様においては、意図された目的は、上記で規定された、しかしたて糸とよこ糸を相互に交換した繊維ブランクによって達成される。

本発明の第３の態様においては、本発明は、タービンエンジンファン用の複合材料から閉じたボックス構造プラットフォーム用のプリフォームを製造する方法であって、本発明の第１の態様で規定された繊維ブランクを形成することによって繊維プリフォームを作製するステップであり、形成するステップが、閉じた非連結ゾーンおよび開いた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第１の部分および第２の部分の一部分を展開することを含む、ステップと、閉じた非連結ゾーンの後の繊維ブランクの第１および第２の部分の一部分を切り離すステップと、プリフォームをマトリックスで高密度化するステップと、を含む方法を提供する。

本発明の第４の態様においては、タービンエンジンファン用の複合材料から閉じたボックス構造プラットフォーム用のプリフォームを製造する方法であって、本発明の第２の態様で規定された繊維ブランクを形成することによって繊維プリフォームを作製するステップであり、形成するステップが、閉じた非連結ゾーンならびに第１および第２の開いた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第１の部分および第２の部分の一部分を展開することを含む、ステップと、閉じた非連結ゾーンの前後の繊維ブランクの第１および第２の部分の一部分を切り離すステップと、プリフォームをマトリックスで高密度化するステップと、を含む方法を提供する。

形成するステップは、プラットフォームのボックス構造に起伏を形成するように閉じた非連結ゾーンの上流限界と下流限界との間に位置している繊維ブランクの第２および第３の部分の一部分を形成することをさらに含むことができる。起伏が設けられるボックス構造により、制御によって厚さを保ちながら、改善された座屈強度を有する。

本発明の第５の態様においては、本発明は、タービンエンジンファン用の複合材料から作られる閉じたボックス構造プラットフォームであって、本発明の第３または第４の態様の方法によって得られる、プラットフォームを提供する。

本発明の他の特徴および利点は、いかなる限定的な性質も持たない実施形態を示す、添付の図面を参照して与えられる次の説明から明らかになる。

タービンエンジンファン用の複合材料から作られる閉じたボックス構造プラットフォームの概略図である。 本発明の一実施形態において３Ｄ織り繊維ブランクの平面の概略図である。 図２の拡大の図である。 図２の拡大の図である。 図２の拡大の図である。 ボックス構造プラットフォームのプリフォームを得るためにいかに図２の繊維ブランクが形成されるかを示す非常に概略的な断面図である。 ボックス構造プラットフォームのプリフォームを得るためにいかに図２の繊維ブランクが形成されるかを示す非常に概略的な断面図である。 ボックス構造プラットフォームのプリフォームを得るためにいかに図２の繊維ブランクが形成されるかを示す非常に概略的な断面図である。 図３Ａの図に対応する繊維ブランクを形成することによって得られるプリフォームの平面の図である。 図３Ｂの図に対応する繊維ブランクを形成することによって得られるプリフォームの平面の図である。 図３Ｃの図に対応する繊維ブランクを形成することによって得られるプリフォームの平面の図である。 本発明のもう１つの実施形態において３Ｄ織り繊維ブランクの平面の概略図である。 図８の拡大の図である。 ボックス構造プラットフォーム用のプリフォームを得るためにいかに図８の繊維ブランクが形成されるかを示す非常に概略的な断面図である。 ボックス構造プラットフォーム用のプリフォームを得るためにいかに図８の繊維ブランクが形成されるかを示す非常に概略的な断面図である。 図８の繊維ブランクを形成することによって得られるプリフォームの平面の部分図である。 本発明の異なる実施形態において閉じたボックス構造プラットフォーム用のプリフォームの横断面図である。 本発明の異なる実施形態において閉じたボックス構造プラットフォーム用のプリフォームの横断面図である。 図１４のプラットフォームプリフォームを得るための繊維ブランクの平面の部分図である。

図１は、タービンエンジンファン用の複合材料から作られる閉じたボックス構造プラットフォーム１０の非常に概略的な図である。

プラットフォーム１０は、上面１２ａおよび底面１２ｂを有する基部１２、ならびにスティフナを形成し、かつ底面１２ｂから延在する２つの脚部１４、１６を備える。それらの低端部において、２つの脚部１４および１６は、図１にハッチングを施すことによって示されるように、基部１２の下に閉じたボックス構造２０を形成するようにスティフナ壁１８によって共に接続される。

プラットフォーム１０は、ファンへの環状空気入口通路の内側を画定するように、ファンブレードの根元の近くで、２つのファンブレードの間の隙間に取り付けるためのものであり、通路は、ファンケーシングによって外側に画定される。

図２は、図１に示されるプラットフォームなどの、複合材料から作られるファンプラットフォームを得るために、樹脂を注入し、またはマトリックスで高密度化し、かつ可能な機械加工をする前に、プラットフォーム繊維プリフォームが形成され得る３Ｄ織り繊維ブランク１００のたて糸平面の概略図である。

３Ｄ製織においては、たて糸は、非連結ゾーンを除いては、よこ糸の異なる層に属するよこ糸を連結するように曲がりくねった経路に従うことが理解されるべきであり、特に、インターロック織りを用いる場合には、３Ｄ製織は、表面で２Ｄ製織を含むことができることが理解されている。たとえば文献国際公開第２００６／１３６７５５号パンフレットに説明されるように、インターロック、マルチサテン、またはマルチ平織りなどの、さまざまな３Ｄ織りが使用され得る。

図２においては、繊維ブランク１００は、両面１００ａおよび１００ｂを有し、これは、第１の部分１０２、第２の部分１０４、および第３の部分１０６を備え、第２の部分１０４は、他の２つの部分１０２と部分１０６との間に配置される。これらの３つの部分は、その両面１００ａおよび１００ｂとの間に繊維ブランクの厚さの第１、第２、および第３の部分をそれぞれ形成する。

繊維ブランクの各部分１０２〜部分１０６は、よこ糸の複数の重ね合わされた層、図示の例では４つの層を有し、よこ糸の数は、所望の厚さに応じて２つ以上の任意の所望の数であることができる。加えて、部分１０２〜部分１０６のよこ糸の層の数は、互いに異なってもよい。よこ糸は、列に配置されており、それぞれは、繊維ブランクの第１、第２、および第３の部分のよこ糸を備える。

たて糸方向（ｃ）に繊維ブランク１００の寸法の一部分に対して、繊維ブランクの第１の部分１０２および第２の部分１０４は、非連結ゾーンの上流限界１０８ａと下流限界１０８ｂとの間に延在する閉じた非連結ゾーン１０８によって互いから完全に分離される。用語「閉じた」非連結ゾーンは、本明細書において、その端部の両方で閉じられ、かつ繊維ブランク１００の第１の部分１０２および第２の部分１０４にそれぞれ属する層のよこ糸を連結するために、それを通して通過するいかなるたて糸も有さないゾーンを意味するのに使用される。

たて糸方向に繊維ブランク１００の寸法の別の一部分に対して、繊維ブランクの第２の部分１０４および第３の部分１０６は、繊維ブランクの非連結限界１１０ａから下流端縁１００ｃまで延在する開いた非連結ゾーン１１０によって互いがら完全に分離される。用語「開いた」非連結ゾーンは、本明細書において、１つの端部で閉じられかつ反対側の端部で開いており、かつ繊維ブランク１００の第２の部分１０４および第３の部分１０６にそれぞれ属する層のよこ糸を連結するために、それを通して通過するいかなるたて糸も有さないゾーンを意味するのに使用される。

この実施形態においては、開いた非連結ゾーン１１０の非連結限界１１０ａは、閉じた非連結ゾーン１０８の上流限界１０８ａと下流限界１０８ｂとの間でたて糸方向に位置している。

閉じた非連結ゾーン１０８および開いた非連結ゾーン１１０の場合を除いて、よこ糸の層は、複数のたて糸の層ｃ_１１〜ｃ_２２に対してたて糸によって連結される。

図３Ａ〜図３Ｃにおいてより詳細に示されている実施例においては、共通の第１のたて糸ｃ_１５は、閉じた非連結ゾーン１０８に隣接する繊維ブランクの第１の部分１０２のよこ糸の層、および閉じた非連結ゾーンの前後の、すなわち閉じた非連結ゾーンの上流限界１０８ａの前のおよび下流限界１０８ｂ後の繊維ブランクの第２の部分１０４のよこ糸の層を連結する。もちろん、この連結は、複数の第１のたて糸によって行われることもできる。

逆に、共通の第２のたて糸ｃ_１４は、開いた非連結ゾーン１１０に隣接する繊維ブランクの第２の部分１０４のよこ糸の層、および閉じた非連結ゾーンの前後の繊維ブランクの第１の部分１０２のよこ糸の層を連結する。もちろん、この連結は、複数の第２のたて糸によって行われることもできる。

したがって、たて糸ｃ_１５の経路およびたて糸ｃ_１４の経路は、閉じた非連結ゾーン１０８の上流限界１０８ａにおいても、この閉じた非連結ゾーンの下流限界１０８ｂにおいても交差する。

同様にして、さらに図３Ａ〜図３Ｃの実施例においては、共通の第３のたて糸ｃ_１９は、開いた非連結ゾーン１１０に隣接する繊維ブランクの第２の部分１０４のよこ糸の層、および開いた非連結ゾーンの前の、すなわちこの開いた非連結ゾーンの非連結限界１１０ａの前の繊維ブランクの第３の部分１０６のよこ糸の層を連結する。もちろん、この連結は、複数の第３のたて糸によって行われることもできる。

逆に、共通の第４のたて糸ｃ_１８は、開いた非連結ゾーン１１０に隣接する繊維ブランクの第３の部分１０６のよこ糸の層、および開いた非連結ゾーンの前の繊維ブランクの第２の部分１０４のよこ糸の層を連結する。もちろん、この連結は、複数の第４のたて糸によって行われることもできる。

したがって、たて糸ｃ_１９の経路およびたて糸ｃ_１８の経路は、開いた非連結ゾーン１１０の非連結限界１１０ａで交差する。

そのうえ、第５のたて糸ｃ_１２、ｃ_１３は、閉じた非連結ゾーン１０８の前のおよびそれに隣接する繊維ブランクの第１の部分１０２のよこ糸の層、および閉じた非連結ゾーンの後の繊維ブランクの第２の部分１０４のよこ糸の層を連結する。

同様に、第６のたて糸ｃ_１６、ｃ_１７は、閉じた非連結部分１０８の前のおよびそれに隣接する繊維ブランクの第２の部分１０４のよこ糸の層、および閉じた非連結ゾーンの後の繊維ブランクの第１の部分１０２のよこ糸の層を連結する。

図３Ｃに示されるように、第５のたて糸ｃ_１２、ｃ_１３の経路および第６のたて糸ｃ_１６、ｃ_１７の経路は、閉じた非連結ゾーン１０８の下流限界１０８ｂから繊維ブランクの中に延在する移行ゾーン１１２で交差する。この移行ゾーン１１２は、よこ糸の隣接する列の間で１ピッチステップｐよりも長い距離にわたって、たとえば２ｐに等しい距離にわたってたて糸方向に延在する。

第５のたて糸ｃ_１２、ｃ_１３と第６のたて糸ｃ_１６、ｃ_１７との間のこの種の交差は、閉じた非連結ゾーン１０８の下流限界１０８ｂを補強し、閉じた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの一部を展開する間に、糸にあまり応力を生じさせることがない。

繊維ブランク１００の両面１００ａおよび１００ｂに隣接するよこ糸の外側層は、たて糸方向に繊維ブランクの全体寸法にわたって連続的に延在する同じたて糸、それぞれｃ_１１、ｃ_２２を用いて織られる。例示として、たて糸ｃ_１１およびｃ_２２に対して表面のサテン織りを用いることができる。同様に、また、閉じた非連結ゾーン１０８によって分離される繊維ブランクの第１および第２の部分のそれらの一部分のたて糸ｃ_１４およびｃ_１５に対して、およびまた、開いた非連結ゾーン１１０によって分離される繊維ブランクの第２および第３の部分のそれらの一部分のたて糸ｃ_１８およびｃ_１９に対して表面のサテン織りを用いることができる。

（図１に示されるプラットフォームなどの）閉じたボックス構造プラットフォーム用の繊維プリフォームは、下記に説明する方法で、この種の繊維ブランクから得られ得る。

製織後に、繊維ブランク１００は、図４に非常に概略的に示される形状を有する。閉じた非連結ゾーン１０８および開いた非連結ゾーン１１０に隣接する繊維ブランクの第１の部分１０２および第２の部分１０４の一部分は、図５に示されるように展開されるが、繊維ブランクの第３の部分１０６は操作されない。この種の展開の終わりに得られる最終的なプリフォームは、図６に示される通りである。

これらの繊維ブランク一部分の展開は、図７Ａ〜図７Ｃにおいてより詳細に示されている。特に、図７Ａは、図３Ａの拡大に対応し、閉じた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第１の部分１０２の一部分がいかに展開されるかを示している。この展開は、閉じた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第２の部分の一部分に対して直角に行われる。

同様に、図７Ｂは、図３Ｂの拡大に対応する繊維ブランクの領域において行われる展開を示している。この実施例においては、開いた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第２の部分１０４の一部分が、開いた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第３の部分１０６の一部分に対して直角に展開される。

最後に、図７Ｃは、図３Ｃの拡大に対応する繊維ブランクの領域において、すなわち閉じた非連結ゾーン１０８の下流限界１０８ｂにおいて行われる展開を示している。この領域においては、閉じた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第２の部分１０４の一部分は、閉じた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第１の部分１０２の一部分に対して直角に展開される。この展開後に、閉じた非連結ゾーンを越えて、すなわち非連結ゾーン１０８の下流端１０８ｂを越えて位置している繊維ブランクの第１および第２の部分の一部分は、切断平面Ｄに沿って切り離される（また、図６も参照されたい）。

したがって、繊維ブランク１００の形成により、図１を参照して上記で説明された閉じたボックス構造プラットフォーム用のプリフォームを得ることができる。

図８は、本発明のもう１つの実施形態において閉じたボックス構造のプラットフォームを得るための３Ｄ織り繊維ブランク１００′のたて糸平面を示す図である。図８の繊維ブランク１００′と図２の繊維ブランク１００との間に共通の要素は、同じ参照符号が与えられ、再び説明されない。

繊維ブランク１００′は、たて糸方向（ｃ）に繊維ブランクの一部分に対して第２の部分１０４と第３の部分１０６との間に第２の開いた非連結ゾーン１１０′が存在することによって図２の繊維ブランクと異なり、この第２の開いた非連結ゾーン１１０′は、その下流端縁１００ｃと反対側の繊維ブランクの上流端縁１００ｄから非連結限界１１０′ａまで延在する。

このために、かつ図９においてより詳細に示されるように、共通の第３のたて糸ｃ_１９は、開いた非連結ゾーン１１０、１１０′の両方に隣接する繊維ブランク１００′の第２の部分１０４のよこ糸の層、およびこれらの開いた非連結ゾーンの間の、すなわちこれらの開いた非連結ゾーンのそれぞれの非連結限界１１０′ａと非連結限界１１０ａとの間の繊維ブランクの第３の部分１０６のよこ糸の層を連結する。

同様に、共通の第４のたて糸ｃ_１８は、開いた非連結ゾーン１１０、１１０′の両方に隣接する繊維ブランク１００′の第３の部分１０６のよこ糸の層、およびこれらの開いた非連結ゾーンの間の繊維ブランクの第２の部分１０４のよこ糸の層を連結する。

もちろん、第３および第４のたて糸によるこの連結は、複数の第３および第４のたて糸によって行われることもできる。また、２つの開いた非連結ゾーン１１０、１１０′によって分離される繊維ブランクの第２および第３の部分の一部分のたて糸ｃ_１８およびｃ_１９に表面のサテン織りを用いることができる。

繊維ブランク１００′の第２の部分１０４と第３の部分１０６との間の第２の開いた非連結ゾーン１１０′は、図２の実施形態を参照して説明された閉じた非連結ゾーン１１０と同一である。同様のことが、繊維ブランクの第１の部分１０２と第２の部分１０４との間の閉じた非連結ゾーン１０８に当てはまる。

加えて、繊維ブランク１００′の２つの開いた非連結ゾーン１１０、１１０′の非連結限界１１０ａ、１１０′ａは、閉じた非連結ゾーン１０８の上流限界１０８ａと下流限界１０８ｂとの間でたて糸方向に位置している。

（図１に示されるプラットフォームなどの）閉じたボックス構造のプラットフォーム用の繊維プリフォームは、下記に説明される方法でこの種の繊維ブランクから得られ得る。

製織後に、繊維ブランク１００′は、図１０に非常に概略的に示される形状を有する。閉じた非連結ゾーン１０８および２つの開いた非連結ゾーン１１０、１００′に隣接する繊維ブランクの第１の部分１０２および第２の部分１０４の一部分は、図１１に示されるように展開されるが、繊維ブランクの第３の部分１０６は操作されない。

より正確には、閉じた非連結ゾーン１０８に隣接する繊維ブランク１００′の第１の部分１０２および第２の部分１０４の一部分を展開すると、この閉じた非連結ゾーンがその非連結限界において１８０°まで開かれることになる（図１１を参照されたい）。

このように、図１２は、閉じた非連結ゾーンの上流非連結限界１０８ａに対応する繊維ブランクの領域におけるこの種の展開を示している。この領域では、閉じた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第１の部分１０２および第２の部分１０４の一部分は、約１８０°の角度をそれらの間に形成するように展開される。

繊維ブランクの展開の操作の後に、閉じた非連結ゾーン１０８の前後に、すなわちを上流非連結限界１０８ａの前にかつそれの下流非連結限界１０８ｂの後に位置している繊維ブランク１００’の第１および第２の部分の一部分は、切断平面Ｄ′で切り離される（また、図１１も参照されたい）。

説明された実施形態においては、たて糸およびよこ糸の方向は相互に交換されることもできることを理解されたい。

そのうえ、説明された実施形態においては、繊維ブランク１００、１００′は、意図された用途に応じて選択される性質の糸、すなわちガラス、炭素、またはセラミック繊維で作られる糸を使って３Ｄ製織によって形成される。

マトリックスは、プリフォームが補強され（または圧密化され）てしまうまでプリフォームを型に保持することによって複合材料から作られる閉じたボックス構造プラットフォームを形成するために、（繊維ブランクを形成することによって得られるように）繊維プリフォームに析出される。プリフォームを型に置く前に、コアがプリフォームの閉じた非連結ゾーンの内側に配置される。

マトリックスの性質、たとえばエポキシ樹脂、ビスマレイミド、またはポリイミドマトリックスなどのポリマーマトリックス用の先駆体である、あるいは炭素マトリックス用、またはセラミックマトリックス用の先駆体である樹脂から特に得られる有機マトリックスが、意図された用途に応じて選択される。有機マトリックスの場合は、繊維プリフォームは、ツーリングにて成形される前に、または成形後にマトリックス先駆体樹脂を含む組成物によって含浸され、この場合、含浸は、たとえば注入によって、または樹脂トランスファー成形（ＲＴＭ）タイプのプロセスによって行われる。炭素マトリックスまたはセラミックマトリックスの場合は、高密度化は、化学蒸気浸透（ＣＶＩ）によって、あるいは炭素用またはセラミック用の先駆体樹脂を含む液体組成物で含浸することによって、および先駆体の熱分解熱処理またはセラミック化を行うことによって行われることができ、その方法は、それら自体よく知られている。プラットフォームは、繊維プリフォームが注入され／高密度化された後にその最終寸法に機械加工される。

図１３および図１４は、閉じたボックス構造のプラットフォームを作るためのプリフォームの異なる実施形態を示している。

これらの異なる実施形態においては、プラットフォームの基部１２の下の閉じたボックス構造のスティフナ壁１８は、スティフナ壁の厚さを増加するいかなる必要もなしに座屈強度の増加をもたらす。したがって、図１３の異なる実施形態においては、スティフナ壁１８は起伏１８ａを示している。同様に、図１４の異なる実施形態においては、スティフナ壁１８はハニカム配列１８ｂを示している。

これらの特別な構造１８ａ、１８ｂは、プラットフォームが受ける圧縮力に耐えるようにプラットフォームのボックス構造の能力を補強する働きをする。

図１３に示される起伏１８ａを備える構造は、繊維ブランクを形成するステップ中に得られ、それは、上記で説明されたようにそれ自体得られる。特に、繊維ブランクは、図２および図３Ａ〜図３Ｃを参照して説明された実施形態、あるいは図８および図９を参照して説明された実施形態を用いて作られ得る。

繊維ブランクを形成するステップ中に、スティフナ壁用のプリフォームを形成する（すなわち、繊維ブランクの閉じた非連結ゾーンの上流限界と下流限界との間に位置している）繊維ブランクの第２および第３の部分の一部分は、図１３に示される種類の起伏を形成するための特別なツーリングの助けによりそれら自体変形される。作り出される起伏の数および振幅は、機械的要件に応じて変更し得る。

図１４のハニカム配列１８ｂは、上記で説明された２つの実施形態のどちらかで得られる繊維ブランクの製織の変更によって得られる。

特に、（明瞭さの理由でよこ糸を省略した）図１５に一部が示される繊維ブランク１００、１００′は、たて糸方向に繊維ブランクの寸法の一部分１１６に対して第２の部分１０４を第３の部分１０６から分離する一対の閉じた非連結ゾーン１１４をさらに含む。また、この一部分１１６は、図２および図８に示される閉じた非連結ゾーン１０８の上流限界１０８ａと下流限界１０８ｂとの間に延在する。

より正確には、対の閉じた非連結ゾーン１１４が作られる繊維ブランクの一部分１１６は、図２に示される実施形態の繊維ブランク１００については、閉じた非連結ゾーンの上流限界１０８ａと開いた非連結ゾーン１１０の非連結限界１１０ａとの間に、かつ図８に示される実施形態の繊維ブランク１００′については、第２の開いた非連結ゾーン１１０′の非連結限界１１０′ａと開いた非連結ゾーン１１０の非連結限界１１０ａとの間に位置している。

そのうえ、繊維ブランクの第２の部分１０４と第３の部分１０６との間の対の閉じた非連結ゾーン１１４は、互いに隣接しかつそれぞれの参照符号１１４ａおよび１１４ｂである２つの閉じた非連結ゾーンから成る。

より正確には、１つまたは複数の第６のたて糸ｃ_ｉ１およびｃ_ｉ４は、対の閉じた非連結ゾーン１１４の前後の繊維ブランクの第２の部分１０４のよこ糸の層を連結し、１つまたは複数の第７のたて糸ｃ_ｊ１およびｃ_ｊ４は、対の閉じた非連結ゾーンの前後の繊維ブランクの第３の部分１０６のよこ糸の層を連結する。第６のたて糸ｃ_ｉ１、ｃ_ｉ４および第７のたて糸ｃ_ｊ１、ｃ_ｊ４の経路は、２つの閉じた非連結ゾーンを生じるために３つの位置で交差する。

そのうえ、１つまたは複数の第８のたて糸ｃ_ｉ２およびｃ_ｉ３は、対の閉じた非連結ゾーン１１４の前の繊維ブランクの第２の部分１０４のよこ糸の層、および対の閉じた非連結ゾーンの後の繊維ブランクの第３の部分１０６のよこ糸の層を連結する。

同様に、１つまたは複数の第９のたて糸ｃ_ｊ２およびｃ_ｊ３は、対の閉じた非連結ゾーン１１４の前の繊維ブランクの第３の部分１０６のよこ糸の層、および対の閉じた非連結ゾーンの後の繊維ブランクの第２の部分１０４のよこ糸の層を連結する。

第８のたて糸（複数可）ｃ_ｉ２、ｃ_ｉ３および第９のたて糸（複数可）ｃ_ｊ２、ｃ_ｊ３の経路は、対の閉じた非連結ゾーン１１４の中央領域において、すなわち２つの閉じた非連結ゾーン１１４ａと非連結ゾーン１１４ｂとの間の接合点と同じ高さで交差する。

図２および図３Ａ〜図３Ｃの実施形態で得られる繊維ブランクの場合は、第６の上述のたて糸ｃ_ｉ１、ｃ_ｉ４は、その実施形態で述べられたたて糸ｃ_１４およびｃ_１８にそれぞれ対応し、第７のたて糸ｃ_ｊ１、ｃ_ｊ４は、たて糸ｃ_１９およびｃ_２２にそれぞれ対応し、第８のたて糸ｃ_ｉ２、ｃ_ｉ３は、たて糸ｃ_１６およびｃ_１７にそれぞれ対応し、第９のたて糸ｃ_ｊ２、ｃ_ｊ３は、たて糸ｃ_２０およびｃ_２１にそれぞれ対応することが観察されるべきである。

同様に、図８および図９の実施形態で得られる繊維ブランクにおいては、第６の上述のたて糸ｃ_ｉ１、ｃ_ｉ４は、その実施形態で述べられたたて糸ｃ_１４およびｃ_１９にそれぞれ対応し、第７のたて糸ｃ_ｊ１、ｃ_ｊ４は、たて糸ｃ_１８およびｃ_２２にそれぞれ対応し、第８のたて糸ｃ_ｉ２、ｃ_ｉ３は、たて糸ｃ_１６およびｃ_１７にそれぞれ対応し、第９のたて糸ｃ_ｊ２、ｃ_ｊ３は、たて糸ｃ_２０およびｃ_２１にそれぞれ対応する。

また、たて糸およびよこ糸は、相互に交換されることもできることを観察されたい。

図１４で示されるハニカム配列１８ｂが設けられる閉じたボックス構造プラットフォーム用のプリフォームは、このように織られる繊維ブランクを形成することによって得られる。特に、２つの閉じた非連結ゾーン１１４を構成する閉じた非連結ゾーン１１４ａおよび１１４ｂは、２つの隣接するセルを形成するように展開される。セルの数および寸法は、機械的要件に応じて変更され得る。

Claims (15)

1. タービンエンジンファン用の複合材料から閉じたボックス構造のプラットフォームを作るために３次元製織によって単一体として織られる繊維ブランク（１００；１００′）であって、両面（１００ａ、１００ｂ）を有し、
   繊維ブランク（１００；１００′）が、第１の部分（１０２）、第２の部分（１０４）、および第３の部分（１０６）を呈し、それぞれがよこ糸の複数の層を備え、それぞれがその両面の間に繊維ブランクの厚さの一部を形成し、繊維ブランクのよこ糸が列に配置されており、各列が３つの部分すべてにおいてよこ糸を有し、
   繊維ブランクの各平面において、１組のたて糸（ｃ _１１ 〜ｃ _２２ ）が、第１の部分、第２の部分、および第３の部分のよこ糸の層を連結し、
   一方、上流非連結限界（１０８ａ）と下流非連結限界（１０８ｂ）との間でたて糸方向に繊維ブランクの寸法の一部分に対して第１の部分（１０２）を第２の部分（１０４）から分離する、閉じた非連結ゾーン（１０８）、および
   繊維ブランクの非連結限界（１１０ａ）から下流端縁（１００ｃ）までたて糸方向に繊維ブランクの寸法の一部分に対して第２の部分（１０４）を第３の部分（１０６）から分離する、少なくとも１つの開いた非連結ゾーン（１１０） を形成し、
   １つまたは複数の第１のたて糸（ｃ _１５ ）が、閉じた非連結ゾーン（１０８）に隣接する繊維ブランクの第１の部分のよこ糸の層、および閉じた非連結ゾーンの前後の繊維ブランクの第２の部分のよこ糸の層を連結し、
   １つまたは複数の第２のたて糸（ｃ _１４ ）が、開いた非連結ゾーン（１１０）に隣接する繊維ブランクの第２の部分のよこ糸の層、および閉じた非連結ゾーンの前後の繊維ブランクの第１の部分のよこ糸の層を連結し、
   １つまたは複数の第３のたて糸（ｃ _１９ ）が、開いた非連結ゾーン（１１０）に隣接する繊維ブランクの第２の部分のよこ糸の層、および開いた非連結ゾーンの前の繊維ブランクの第３の部分のよこ糸の層を連結し、
   １つまたは複数の第４のたて糸（ｃ _１８ ）が、開いた非連結ゾーン（１１０）に隣接する繊維ブランクの第３の部分のよこ糸の層、および開いた非連結ゾーンの前の繊維ブランクの第２の部分のよこ糸の層を連結する、繊維ブランク。
2. 閉じた非連結ゾーンの前のおよびそれに隣接する繊維ブランクの第１の部分のよこ糸の層、および閉じた非連結ゾーンの後の繊維ブランクの第２の部分のよこ糸の層を連結する、１つまたは複数の第５のたて糸（ｃ_１２、ｃ_１３）と、
   閉じた非連結ゾーンの前のおよびそれに隣接する繊維ブランクの第２の部分のよこ糸の層、および閉じた非連結ゾーンの後で繊維ブランクの第１の部分のよこ糸の層を連結する、１つまたは複数の第６のたて糸（ｃ_１６、ｃ_１７）と
   をさらに備える、請求項１に記載の繊維ブランク。
3. 開いた非連結ゾーン（１１０）の非連結限界（１１０ａ）が、閉じた非連結ゾーン（１０８）の上流限界（１０８ａ）と下流限界（１０８ｂ）との間でたて糸方向に位置している、請求項１または請求項２に記載の繊維ブランク。
4. 下流端縁（１００ｃ）と反対側の繊維ブランクの上流端縁（１００ｄ）から非連結限界（１１０′ａ）までたて糸方向に繊維ブランクの寸法の一部分に対して第２の部分（１０４）を第３の部分（１０６）から分離する、第２の開いた非連結ゾーン（１１０′）をさらに含む、請求項１に記載の繊維ブランク（１００′）。
5. 閉じた非連結ゾーン（１０８）の上流限界（１０８ａ）と下流限界（１０８ｂ）との間でたて糸方向に繊維ブランクの寸法の一部分（１１６）に対して第２の部分（１０４）を第３の部分（１０６）から分離する、２つの閉じた非連結ゾーン（１１４）をさらに含み、前記２つの閉じた非連結ゾーンが、ハニカム配列（１８ｂ）でプラットフォームボックス構造を形成するためのものである、請求項１から４のいずれか一項に記載の繊維ブランク。
6. １つまたは複数の第８のたて糸（ｃ_ｉ２、ｃ_ｉ３）が、２つの閉じた非連結ゾーン（１１４）の前の繊維ブランクの第２の部分（１０４）のよこ糸の層、および２つの閉じた非連結ゾーンの後の繊維ブランクの第３の部分（１０６）のよこ糸の層を連結し、
   １つまたは複数の第９のたて糸（ｃ_ｊ２、ｃ_ｊ３）が、２つの閉じた非連結ゾーン（１１４）の前の繊維ブランクの第３の部分（１０６）のよこ糸の層、および２つの閉じた非連結ゾーンの後の繊維ブランクの第２の部分（１０４）のよこ糸の層を連結し、
   第８のたて糸（ｃ_ｉ２、ｃ_ｉ３）および第９のたて糸（ｃ_ｊ２、ｃ_ｊ３）の経路が、２つの閉じた非連結ゾーン（１１４）の中央領域で交差する、請求項５に記載の繊維ブランク。
7. 繊維ブランクの両面に隣接するよこ糸の外側層が、たて糸方向に繊維ブランクの全体寸法にわたって連続的に延在する同じたて糸（ｃ_１１、ｃ_２２）で織られる、請求項１から６のいずれか一項に記載の繊維ブランク。
8. タービンエンジンファン用の複合材料から閉じたボックス構造のプラットフォームを作るために３次元製織によって単一体として織られる繊維ブランクであって、両面を有し、
   繊維ブランクが、第１の部分、第２の部分、および第３の部分を呈し、それぞれがたて糸の複数の層を備え、それぞれがその両面の間に繊維ブランクの厚さの一部を形成し、繊維構造のたて糸が列に配置されており、各列が３つの部分すべてにおいてたて糸を有し、
   ブランクの各平面において、１組のよこ糸が、第１の部分、第２の部分、および第３の部分のたて糸の層を連結し、
   一方、上流非連結限界と下流非連結限界との間でよこ糸方向に繊維ブランクの寸法の一部分に対して第１の部分を第２の部分から分離する、閉じた非連結ゾーン、および
   繊維ブランクの非連結限界から端縁までよこ糸方向に繊維ブランクの寸法の一部分に対して第２の部分を第３の部分から分離する、少なくとも１つの開いた非連結ゾーンを形成し、
   １つまたは複数の第１のよこ糸が、閉じた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第１の部分のたて糸の層、および閉じた非連結ゾーンの前後の繊維ブランクの第２の部分のたて糸の層を連結し、
   １つまたは複数の第２のよこ糸が、開いた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第２の部分のたて糸の層、および閉じた非連結ゾーンの前後の繊維ブランクの第１の部分のたて糸の層を連結し、
   １つまたは複数の第３のよこ糸が、開いた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第２の部分のたて糸の層、および開いた非連結ゾーンの前の繊維ブランクの第３の部分のたて糸の層を連結し、
   １つまたは複数の第４のよこ糸が、開いた非連結ゾーンに隣接する繊維ブランクの第３の部分のたて糸の層、および開いた非連結ゾーンの前の繊維ブランクの第２の部分のたて糸の層を連結する、繊維ブランク。
9. 下流端縁と反対側の繊維ブランクの上流端縁から非連結限界までよこ糸方向に繊維ブランクの寸法の一部分に対して第２の部分を第３の部分から分離する、第２の開いた非連結ゾーンをさらに含む、請求項８に記載の繊維ブランク。
10. 閉じた非連結ゾーンの上流限界と下流限界との間でよこ糸方向に繊維ブランクの寸法の一部分に対して第２の部分を第３の部分から分離する、２つの閉じた非連結ゾーンをさらに含み、前記２つの閉じた非連結ゾーンが、ハニカム配列でプラットフォームボックス構造を形成するためのものある、請求項８から９のいずれか一項に記載の繊維ブランク。
11. 繊維ブランクの両面に隣接するたて糸の外側層が、よこ糸方向に繊維ブランクの全体寸法にわたって連続的に延在する同じよこ糸で織られる、請求項８から１０のいずれか一項に記載の繊維ブランク。
12. タービンエンジンファン用の複合材料から閉じたボックス構造プラットフォーム用のプリフォームを製造する方法であって、
    請求項１から３のいずれか一項に記載の、または請求項７から８のいずれか一項に記載の繊維ブランク（１００）を形成することによって繊維プリフォームを作製するステップであり、形成することが、閉じた非連結ゾーン（１０８）および開いた非連結ゾーン（１１０）に隣接する繊維ブランクの第１の部分（１０２）および第２の部分（１０４）の一部分を展開することを含む、ステップと、
    閉じた非連結ゾーンの後の繊維ブランクの第１および第２の部分の一部分を切り離すステップと、
    プリフォームをマトリックスで高密度化するステップと
    を含む、方法。
13. タービンエンジンファン用の複合材料から閉じたボックス構造プラットフォーム用のプリフォームを製造する方法であって、
    請求項４に記載の、または請求項９に記載の繊維ブランク（１００′）を形成することによって繊維プリフォームを作製するステップであり、形成することが、閉じた非連結ゾーン（１０８）ならびに第１および第２の開いた非連結ゾーン（１１０、１１０′）に隣接する繊維ブランクの第１の部分（１０２）および第２の部分（１０４）の一部分を展開することを含む、ステップと、
    閉じた非連結ゾーンの前後の繊維ブランクの第１および第２の部分の一部分を切り離すステップと、
    プリフォームをマトリックスで高密度化するステップと
    を含む、方法。
14. 形成することが、プラットフォームのボックス構造に起伏を形成するように閉じた非連結ゾーン（１０８）の上流限界（１０８ａ）と下流限界（１０８ｂ）との間に位置している繊維ブランクの第２および第３の部分（１０２、１０３）の一部分を形成することをさらに含む、請求項１２または請求項１３に記載の方法。
15. タービンエンジンファン用の複合材料から作られる閉じたボックス構造プラットフォーム（１０）であって、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法によって得られる、プラットフォーム。

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