RU2462620C2 - Лопатка газотурбинного двигателя для воздушного судна и способ ее изготовления - Google Patents

Лопатка газотурбинного двигателя для воздушного судна и способ ее изготовления Download PDF

Info

Publication number
RU2462620C2
RU2462620C2 RU2010143596/06A RU2010143596A RU2462620C2 RU 2462620 C2 RU2462620 C2 RU 2462620C2 RU 2010143596/06 A RU2010143596/06 A RU 2010143596/06A RU 2010143596 A RU2010143596 A RU 2010143596A RU 2462620 C2 RU2462620 C2 RU 2462620C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blade
laminate
prepregs
gas turbine
turbine engine
Prior art date
Application number
RU2010143596/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010143596A (ru
Inventor
Цутому МУРАКАМИ (JP)
Цутому МУРАКАМИ
Хидео МОРИТА (JP)
Хидео МОРИТА
Такахиро ОГИ (JP)
Такахиро ОГИ
Икуо ОКУМУРА (JP)
Икуо ОКУМУРА
Кацуёси МОРИЯ (JP)
Кацуёси МОРИЯ
Original Assignee
АйЭйчАй КОРПОРЕЙШН
АйЭйчАй АЭРОСПЕЙС КО., ЛТД.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by АйЭйчАй КОРПОРЕЙШН, АйЭйчАй АЭРОСПЕЙС КО., ЛТД. filed Critical АйЭйчАй КОРПОРЕЙШН
Publication of RU2010143596A publication Critical patent/RU2010143596A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2462620C2 publication Critical patent/RU2462620C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/282—Selecting composite materials, e.g. blades with reinforcing filaments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B29D99/0025—Producing blades or the like, e.g. blades for turbines, propellers, or wings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02—Selection of particular materials
    • F04D29/023—Selection of particular materials especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/321—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow compressors
    • F04D29/324—Blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/38—Blades
    • F04D29/388—Blades characterised by construction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • B29K2105/0872—Prepregs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/08—Blades for rotors, stators, fans, turbines or the like, e.g. screw propellers
    • B29L2031/082—Blades, e.g. for helicopters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/08—Blades for rotors, stators, fans, turbines or the like, e.g. screw propellers
    • B29L2031/087—Propellers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/26—Manufacture essentially without removing material by rolling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/40—Organic materials
    • F05D2300/43—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/49336—Blade making

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

При изготовлении лопатки газотурбинного двигателя из множества препрегов композиционного материала, содержащих армированное волокно и имеющих термопластичный полимер в качестве их матриц, образуют ламинат посредством ламинирования препрегов на плоской поверхности в направлении толщины. Изготовленный ламинат подвергают нагреву и воздействию давления и отформовывают в пластинчатую форму. Затем ламинат, отформованный в пластинчатую форму, снова подвергают нагреву и воздействию давления и отформовывают в деталь лопатки с трехмерной формой криволинейной поверхности. Множество деталей лопатки накладывают друг на друга и впоследствии соединяют в одно целое посредством подвода тепла и приложения давления для получения трехмерной формы поверхности лопатки. Изобретение позволяет упростить изготовление лопатки газотурбинного двигателя из композиционного материала. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к лопатке газотурбинного двигателя для воздушного судна и к способу ее изготовления.
Уровень техники
Для обычных лопаток вентилятора, выполненных из композиционного материала и используемых в газотурбинных двигателях для воздушных судов, используются препреги (полуфабрикаты композиционного пластика) с матрицами из термоотверждающегося полимера (см., например, патентный документ 1).
При изготовлении лопаток вентилятора, состоящих из подобного композиционного материала, плоские препреги, разделенные на множество слоев, сначала подвергают ламинированию в прямом направлении толщины профиля с криволинейной поверхностью, получаемого посредством сигналов управления лазерным излучением для образования формы поверхности лопатки. Данный профиль затем подвергают воздействию тепла и давления в автоклаве и формуют как одно целое.
С другой стороны, в случае лопаток с относительно малым закручиванием относительно центральной оси, таких как лопатки статора газотурбинного двигателя для воздушного судна, формование с образованием одного целого для получения формы поверхности лопатки выполняют посредством размещения препрегов, имеющих матрицы из листообразного термопластичного полимера, в двух пресс-формах в ламинированном состоянии и подачи тепла и давления (см., например, патентный документ 2).
Патентный документ 1: Патент США No.5375978
Патентный документ 2: Нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация No. 2003-254298
Патентный документ3: Патент США No.6843565
Раскрытие изобретения
Проблемы, решаемые изобретением
Тем не менее, в отношении способа, описанного в вышеупомянутом патентном документе 1, следует отметить, что вследствие использования термоотверждающегося композиционного материала для достижения соответствующего качества необходимо ламинировать препреги в прямом направлении на поверхностях пресс-форм для получения заданной формы поверхности лопатки. В случае относительно толстого компонента, такого как лопатка вентилятора для газотурбинных двигателей, используемых в воздушных судах, не только имеет место очень большое число операций ламинирования, но также необходимо выполнить точное отделение по плоскости каждого слоя для образования трехмерной формы криволинейной поверхности. Для ламинирования данных разделенных по плоскостям препрегов в надлежащих положениях на трехмерной криволинейной поверхности требуется использование лазера или т.п., и операции являются чрезвычайно сложными (см., например, патентный документ 3).
Вследствие вышеуказанных причин способ, описанный в вышеупомянутом патентном документе 1, требует очень большого рабочего времени и является дорогостоящим. Кроме того, что касается термоотверждающегося композиционного материала, то предельные температуры при использовании и хранении находятся в строго заданном интервале, и управление материальными потоками представляет собой трудную задачу. Кроме того, вследствие того, что каждый слой препрега отделен по плоскости, в армированном волокне на границах возникают разрывы непрерывности.
С другой стороны, в отношении способа, описанного в патентном документе 2, следует отметить, что несмотря на то, что формование с образованием одного целого может быть выполнено посредством использования композиционного материала препрега с матрицей из термопластичного полимера, в случае сравнительно толстых лопаток с большим закручиванием относительно центральной оси, таких как лопатки вентилятора, волокно извивается, и имеет место тенденция к возникновению пустот, когда ламинат, полученный плоским ламинированием препрегов, размещают в пресс-форме. Следовательно, трудно выполнить формование с получением соответствующей формы.
Настоящее изобретение было сделано с учетом вышеуказанных обстоятельств, и его задача состоит в том, чтобы предложить лопатку газотурбинного двигателя для воздушного судна, позволяющую легко выполнить ее формование даже тогда, когда она является толстой и имеет форму лопатки с большим закручиванием относительно центральной оси, и способ ее изготовления, пригодный для массового производства.
Средства решения проблемы
В настоящем изобретении приняты нижеприведенные средства для решения вышеуказанных проблем.
Лопатка газотурбинного двигателя для воздушного судна, относящаяся к первому изобретению, представляет собой лопатку газотурбинного двигателя для воздушного судна, которая имеет трехмерную форму поверхности лопатки, закрученную относительно центральной оси под углом 45 градусов или более и 70 градусов или менее, при этом лопатка выполнена из множества препрегов композиционного материала, которые содержат армированное волокно и которые отформованы с образованием одного целого после ламинирования в направлении толщины, и указанное армированное волокно проходит непрерывно без разрывов в каждом слое указанных препрегов композиционного материала.
За счет ламинирования препрегов композиционного материала при заданном числе слоев в заданных положениях данное изобретение обеспечивает возможность регулирования толщины детали лопатки. Кроме того, за счет того, что армированное волокно проходит непрерывно без разрывов в каждом слое вышеупомянутых препрегов композиционного материала, можно предотвратить разрывы в армированном волокне в каждом слое и снижение прочности компонента.
Кроме того, допустимо использовать термопластичный полимер в качестве матриц препрегов композиционного материала.
Кроме того, допустимо размещение пленки из термопластичного полимера между препрегами композиционного материала.
За счет размещения пленки из термопластичного полимера между вышеупомянутыми препрегами можно воспрепятствовать возникновению расслаивания.
Поскольку термопластичный композиционный материал может быть повторно расплавлен даже в том случае, если он однажды был отвержден, данное изобретение обеспечивает возможность подвода тепла и приложения давления на втором этапе формования и третьем этапе формования даже после подвода тепла и приложения давления на первом этапе формования, и существует возможность получения составляющей одно целое лопатки газотурбинного двигателя для воздушного судна без граничных поверхностей между деталями лопатки.
Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя для воздушного судна, относящийся ко второму изобретению, включает: этап ламинирования, на котором из множества препрегов композиционного материала, содержащих армированное волокно и имеющих термопластичный полимер в качестве их матриц, образуют ламинат посредством ламинирования препрегов на плоской поверхности в направлении толщины; первый этап формования, на котором вышеупомянутый ламинат подвергают нагреву и воздействию давления и отформовывают в пластинчатую форму; второй этап формования, на котором вышеупомянутый ламинат, отформованный в пластинчатую форму, снова подвергают нагреву и воздействию давления и отформовывают в деталь лопатки с трехмерной формой криволинейной поверхности; и третий этап формования, на котором множество вышеупомянутых деталей лопатки накладывают друг на друга и впоследствии соединяют в одно целое посредством подвода тепла и приложения давления для получения трехмерной формы поверхности лопатки.
В данном изобретении процесс формования разделен на три этапа, а именно на первый этап формования, второй этап формования и третий этап формования. Поскольку на первом этапе формования ламинат формуют в пластинчатую форму, на этапе ламинирования, который представляет собой предшествующий этап, будет достаточно, если препреги композиционного материала, имеющие плоскую форму, будут ламинированы на плоской поверхности, и отсутствует необходимость в выполнении ламинирования с образованием сложной трехмерной формы криволинейной поверхности, а также в выполнении точного отделения каждого слоя по плоскости. Кроме того, поскольку операции ламинирования, относящиеся к вышеупомянутым препрегам композиционного материала, имеющих плоскую форму, выполняются легче, чем операции ламинирования, относящиеся к деталям лопаток, отформованных в трехмерную форму криволинейной поверхности, существует возможность минимизации погрешности формования по отношению к форме поверхности лопатки.
Соответственно, можно легко и быстро выполнить операции ламинирования, а также избежать разрывов непрерывности армированного волокна в каждом слое. То есть армированное волокно проходит непрерывно без разрывов в каждом слое препрегов композиционного материала. Кроме того, поскольку выполнено разделение на сравнительно тонкие детали лопатки до второго этапа формования, даже в случае сравнительно толстого компонента, такого как лопатка вентилятора, трехмерная форма может быть придана легко и с высокой точностью. Кроме того, поскольку существует возможность отделения каждой детали лопатки параллельно до второго этапа формования, данный способ изготовления пригоден для массового производства.
В способе изготовления лопаток газотурбинного двигателя для воздушного судна, относящемся к настоящему изобретению, на втором этапе формования множество деталей лопатки может быть соответственно отформовано в трехмерную форму криволинейной поверхности, которую образуют, когда лопатка газотурбинного двигателя для воздушного судна многократно разделена в направлении толщины.
Данное изобретение позволяет легко выполнять операции формования, которые обеспечивают придание конечной формы изделию на втором этапе формования и третьем этапе формования.
В способе изготовления лопаток газотурбинного двигателя для воздушного судна, относящемся к настоящему изобретению, на этапе ламинирования в вышеупомянутом способе изготовления препреги композиционного материала могут быть ламинированы в положениях, соответствующих толщине вышеупомянутых деталей лопатки, и при количестве слоев, соответствующем толщине деталей лопатки, для образования ламината.
Эффекты изобретения
В соответствии с настоящим изобретением можно легко выполнить формование даже при формах лопаток, которые являются толстыми и которые имеют большое закручивание относительно центральной оси.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вид сбоку, который показывает лопатку вентилятора, относящуюся к одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 представляет собой вид спереди, который показывает лопатку вентилятора, относящуюся к одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3 представляет собой вид в плане, который показывает лопатку вентилятора, относящуюся к одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4 представляет собой сечение по линии А-А на фиг.1.
Фиг.5 представляет собой сечение по линии В-В на фиг.1.
Фиг.6 представляет собой схему последовательности операций, которая показывает способ изготовления лопатки вентилятора, относящейся к одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7 представляет собой разъясняющий вид, который показывает ламинат в способе изготовления лопатки вентилятора, относящейся к одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.8 представляет собой поясняющий вид, который показывает состояние, в котором деталь лопатки отформована из ламината в способе изготовления лопатки вентилятора, относящейся к одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.9 представляет собой поясняющий вид, который показывает лопатку вентилятора, отформованную посредством ламинирования деталей лопатки в способе изготовления лопатки вентилятора, относящейся к одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Описание ссылочных позиций
1 - лопатка вентилятора (лопатка)
10А-10L - листовой материал
11 - ламинат (пластина)
12А-12D - детали лопатки
Предпочтительный вариант осуществления изобретения
Один вариант осуществления настоящего изобретения будет описан ниже со ссылкой на фиг.1-9.
Как показано на фиг.1-5, лопатка 1 вентилятора (лопатка газотурбинного двигателя для воздушного судна) по данному варианту осуществления выполнена с базовой частью 2, которая входит в контактное взаимодействие с диском (не показан на чертежах), и лопаточной частью 3, которая продолжается от базовой части 2. Лопаточная часть 3 изогнута с заданным аэродинамическим профилем от переднего края 3а до заднего края 3b и имеет трехмерную форму поверхности лопатки, которая закручена под углом, составляющим приблизительно 60 градусов, относительно центральной оси С.
Как описано ниже, для данной лопатки 1 вентилятора множество препрегов (препрегов композиционного материала) 10А-10L ламинируют на плоской поверхности и формуют с образованием пластинчатой формы, после чего детали 12А-12D лопатки, которые подверглись формованию с деформированием в трехмерную форму криволинейной поверхности, также формуют с образованием одного целого.
Далее способ изготовления лопатки 1 вентилятора, относящейся к данному варианту осуществления, будет описан подробно.
Способ изготовления лопатки 1 вентилятора, относящейся к данному варианту осуществления, представляет собой способ, который особенно хорошо подходит для лопатки 1 вентилятора, имеющей трехмерную форму поверхности лопатки, которая закручена под углом, составляющим 45 градусов или более и 70 градусов или менее, относительно центральной оси С.
Как показано на фиг.6-9, данный способ изготовления включает: этап (S01) ламинирования, на котором ламинат 11 образуют посредством ламинирования множества препрегов 10А-10L на плоской поверхности в направлении D толщины; первый этап (S02) формования, на котором ламинат 11 формуют в пластинчатую форму посредством подвода тепла и приложения давления; второй этап (S03) формования, на котором подводят тепло и прикладывают давление к ламинату 11, который был отформован в пластинчатую форму, и деформируют его с образованием детали 12А-12D лопатки с трехмерной формой криволинейной поверхности; и третий этап (S04) формования, на котором множество деталей 12А-12D лопатки, которые были образованы, накладывают друг на друга и подводят тепло и прикладывают давление для соединения их в одно целое.
Поскольку детали 12А-12D лопатки отформовывают посредством одних и тех же операций на этапе (S01) ламинирования, первом этапе (S02) формования и втором этапе (S03) формования, деталь 12А лопатки будет описана на данных этапах, если не указано иное.
На этапе (S01) ламинирования плоские препреги 10А-10L ламинируют в направлении D толщины. В данном случае в препрегах 10А-10L используются, например, листы термопластичного полимера, образующего матрицу, которые содержат углеродное волокно (армированное волокно) с заданной степенью ориентации. Как показано на фиг.7, соответствующие препреги 10А-10L имеют разные размеры. Затем ламинат 11 образуют в соответствии с толщиной отформованной детали 12А лопатки посредством ламинирования препрегов заданных размеров в заданных положениях при заданном числе слоев.
На первом этапе (S02) формования ламинат 11 размещают в пресс-форме (не показана на чертежах), которую нагревают до заданной температуры, и прикладывают заданное давление. В это время препреги 10А-10L размягчаются, ламинат 11 соединяется в одно целое за счет сплавления граничных поверхностей, и образуется пластинчатый компонент.
На втором этапе (S03) формования пластинчатый компонент размещают в пресс-форме (не показана на чертежах) с трехмерной формой, которую нагревают до заданной температуры и прикладывают заданное давление. В это время каждый слой в пластинчатом компоненте размягчается, и деталь 12А лопатки с трехмерной формой криволинейной поверхности образуется за счет перемещения и межслойного смещения волокна в слоях, как показано на фиг.8. Остальные детали 12В, 12С и 12D лопатки также образуют посредством тех же операций.
В данном случае соответствующие детали 12А-12D лопатки отформованы с трехмерными формами криволинейных поверхностей, которые образованы, когда лопатка 1 вентилятора многократно разделена в направлении толщины. Следовательно, на этапе (S01) ламинирования размер, положение при ламинировании и число слоев препрегов 10А-10L варьируются в зависимости от детали лопатки. Кроме того, пресс-формы, используемые на втором этапе (S03) формования, также соответствуют по форме трехмерным формам криволинейных поверхностей, которые должны быть получены. Трехмерные формы криволинейных поверхностей деталей 12А-12D лопатки, полученных данным способом, образуют трехмерную форму криволинейной поверхности, которая закручена под углом, составляющим приблизительно 60 градусов, относительно центральной оси С.
На третьем этапе (S04) формования детали 12А-12D лопатки, отформованные с образованием их соответственно заданных трехмерных форм криволинейных поверхностей, накладывают друг на друга и размещают внутри пресс-формы (не показана на чертежах). В этом случае обращают внимание на то, чтобы избежать какой-либо ошибки в порядке ламинирования, так что заданную трехмерную форму криволинейной поверхности получают посредством ламинирования деталей 12А-12D лопатки.
Далее, пресс-форму нагревают до заданной температуры и прикладывают заданное давление. Поскольку в это время детали 12А-12D лопатки размягчаются и сплавляются на их граничных поверхностях, составляющую одно целое лопатку 1 вентилятора получают, как показано на фиг.9.
В соответствии с данной лопаткой 1 вентилятора и данным способом изготовления процесс формования разделен на три этапа, а именно первый этап (S02) формования, второй этап (S03) формования и третий этап (S03) формования. Поскольку на первом этапе (S02) формования ламинат 11 формуют в пластинчатую форму, на этапе (S01) ламинирования, который представляет собой предшествующий этап, будет достаточно, если ламинирование будет выполнено на плоской поверхности, и отсутствует необходимость в выполнении ламинирования с образованием сложной трехмерной формы криволинейной поверхности и в выполнении точного отделения каждого слоя по плоскости.
Соответственно, операции ламинирования могут быть выполнены легко и быстро.
Кроме того, поскольку даже сравнительно толстый компонент, такой как лопатка вентилятора, разделен на сравнительно тонкие детали лопатки до второго этапа (S03) формования, трехмерная форма может быть придана легко и с высокой точностью. В результате формование может быть выполнено легко даже в случае лопатки 1 вентилятора, которая является толстой и большой и которая имеет большое закручивание.
В частности, поскольку детали 12А-12D лопатки соответственно отформовывают с образованием трехмерных форм криволинейных поверхностей, которые образуют, когда лопатка 1 вентилятора многократно разделена в направлении толщины, операции формования для деталей каждой лопатки на третьем этапе (S04) формования могут быть выполнены легко.
Кроме того, поскольку на этапе (S01) ламинирования препреги 10А-10L ламинируют в заданных положениях при заданном числе слоев в соответствии с толщиной детали 12А лопатки, существует возможность оптимального регулирования толщины детали 12А лопатки посредством препрегов 10А-10L.
Кроме того, поскольку препреги 10А-10L представляют собой листы термопластичного полимера, образующего матрицу, которые содержат углеродное волокно, они могут быть повторно расплавлены даже в том случае, если они однажды были отверждены. Соответственно, подвод тепла и приложение давления возможны на втором этапе (S03) формования и третьем этапе (S04) формования даже после подвода тепла и приложения давления на первом этапе (S02) формования. Следовательно, существует возможность получения составляющей одно целое лопатки 1 вентилятора без граничных поверхностей между деталями 12А-12D лопатки.
В других отношениях технический объем настоящего изобретения не ограничен вышеописанным вариантом осуществления, и могут быть выполнены различные модификации, не выходящие за рамки объема настоящего изобретения.
Например, размер и количество слоев препрегов и деталей лопатки не ограничены данным вариантом осуществления и могут быть определены надлежащим образом в соответствии с толщиной, размером и формой лопатки вентилятора. Кроме того, отсутствует какая-либо необходимость в ограничении закручивания лопатки вентилятора 60 градусами.
Кроме того, применения лопатки вентилятора по настоящему изобретению не ограничены газотурбинными двигателями для воздушного судна, и настоящее изобретение также может быть применено для других лопаток газотурбинных двигателей.
Промышленная применимость
В соответствии с настоящим изобретением формование может быть выполнено легко даже при формах толстых лопаток, которые имеют большое закручивание относительно центральной оси.

Claims (3)

1. Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя, включающий:
этап ламинирования, на котором из множества препрегов композиционного материала, содержащих армированное волокно и имеющих термопластичный полимер в качестве их матриц, образуют ламинат посредством ламинирования препрегов на плоской поверхности в направлении толщины;
первый этап формования, на котором указанный ламинат подвергают нагреву и воздействию давления и отформовывают в пластинчатую форму;
второй этап формования, на котором указанный ламинат, отформованный в пластинчатую форму, снова подвергают нагреву и воздействию давления и отформовывают в деталь лопатки с трехмерной формой криволинейной поверхности;
и третий этап формования, на котором множество указанных деталей лопатки накладывают друг на друга и впоследствии соединяют в одно целое посредством подвода тепла и приложения давления для получения трехмерной формы поверхности лопатки.
2. Способ по п.1, в котором указанное множество деталей лопатки соответственно отформовывают в трехмерную форму криволинейной поверхности, которую образуют, когда лопатка газотурбинного двигателя многократно разделена в направлении толщины.
3. Способ по п.2, в котором на указанном этапе ламинирования указанные препреги композиционного материала ламинируют в положениях, соответствующих толщине указанных деталей лопатки, и при количестве слоев, соответствующем толщине указанных деталей лопатки, для образования ламината.
RU2010143596/06A 2008-03-28 2009-03-27 Лопатка газотурбинного двигателя для воздушного судна и способ ее изготовления RU2462620C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008088628 2008-03-28
JP2008-088628 2008-03-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010143596A RU2010143596A (ru) 2012-05-10
RU2462620C2 true RU2462620C2 (ru) 2012-09-27

Family

ID=41114015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010143596/06A RU2462620C2 (ru) 2008-03-28 2009-03-27 Лопатка газотурбинного двигателя для воздушного судна и способ ее изготовления

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8715556B2 (ru)
EP (1) EP2270337B1 (ru)
JP (2) JPWO2009119830A1 (ru)
CN (1) CN102037247B (ru)
CA (1) CA2719817C (ru)
RU (1) RU2462620C2 (ru)
WO (1) WO2009119830A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2665191C2 (ru) * 2014-05-13 2018-08-28 Р.Е.М. Холдинг С.Р.Л. Лопасть для промышленного осевого вентилятора и промышленный осевой вентилятор, содержащий такую лопасть

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5703750B2 (ja) 2010-12-28 2015-04-22 株式会社Ihi ファン動翼及びファン
US9909505B2 (en) * 2011-07-05 2018-03-06 United Technologies Corporation Efficient, low pressure ratio propulsor for gas turbine engines
US9506422B2 (en) 2011-07-05 2016-11-29 United Technologies Corporation Efficient, low pressure ratio propulsor for gas turbine engines
JP5751415B2 (ja) * 2011-07-13 2015-07-22 株式会社Ihi ガスタービンエンジン用ブレードの製造方法
JP5982999B2 (ja) 2012-05-01 2016-08-31 株式会社Ihi 動翼及びファン
JP6121740B2 (ja) * 2013-02-13 2017-04-26 株式会社Ihi ファンブレードの製造方法および製造装置
US10055732B1 (en) 2013-03-29 2018-08-21 Wells Fargo Bank, N.A. User and entity authentication through an information storage and communication system
US10037561B1 (en) 2013-03-29 2018-07-31 Wells Fargo Bank, N.A. Systems and methods for managing lists using an information storage and communication system
US10530646B1 (en) 2013-03-29 2020-01-07 Wells Fargo Bank, N.A. Systems and methods for providing user preferences for a connected device
US10387928B1 (en) 2013-03-29 2019-08-20 Wells Fargo Bank, N.A. Systems and methods for transferring a gift using an information storage and communication system
CA2921486C (en) * 2013-08-19 2016-12-13 Ihi Corporation Composite vane
EP2868639A1 (en) 2013-11-01 2015-05-06 MBDA UK Limited Method of manufacturing ceramic matrix composite objects
EP3063107B1 (en) 2013-11-01 2020-12-23 MBDA UK Limited Method of manufacturing ceramic matrix composite objects
US9775011B2 (en) * 2014-01-31 2017-09-26 Intel Corporation Implementations of application specific access class barring skip functionality in a wireless network
US9908170B2 (en) * 2014-02-03 2018-03-06 Indian Institute Of Technology, Bombay Blade for axial compressor rotor
KR102185596B1 (ko) 2014-05-05 2020-12-02 호르톤 인코포레이티드 복합 팬
JP6407057B2 (ja) * 2014-07-30 2018-10-17 積水化学工業株式会社 熱可塑性樹脂成形体の製造方法
US9616623B2 (en) 2015-03-04 2017-04-11 Ebert Composites Corporation 3D thermoplastic composite pultrusion system and method
US10449737B2 (en) 2015-03-04 2019-10-22 Ebert Composites Corporation 3D thermoplastic composite pultrusion system and method
US10124546B2 (en) 2015-03-04 2018-11-13 Ebert Composites Corporation 3D thermoplastic composite pultrusion system and method
US9963978B2 (en) 2015-06-09 2018-05-08 Ebert Composites Corporation 3D thermoplastic composite pultrusion system and method
US10643290B2 (en) * 2015-10-23 2020-05-05 Bell Helicopter Textron Inc. Identification tags for tracking manufacturing of aircraft parts
DE102016003109A1 (de) * 2016-03-15 2017-09-21 Premium Aerotec Gmbh Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Faserverbundbauteils und thermoplastisches Faserverbundbauteil
EP3406424B1 (en) 2017-05-22 2021-04-28 Ratier-Figeac SAS Aircraft blade and methods of forming and repairing an aircraft blade
EP3406778B1 (en) 2017-05-22 2022-04-13 Ratier-Figeac SAS Method of manufacturing a composite aircraft blade
EP3406434A1 (en) 2017-05-22 2018-11-28 Ratier-Figeac SAS Composite blade and method of manufacture
US10942959B1 (en) 2018-02-06 2021-03-09 Wells Fargo Bank, N.A. Authenticated form completion using data from a networked data repository
GB201902038D0 (en) * 2019-02-14 2019-04-03 Rolls Royce Plc A method of manufacturing a composite blade
CN113494483B (zh) * 2020-03-20 2023-01-10 中国航发商用航空发动机有限责任公司 风扇叶片

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5279892A (en) * 1992-06-26 1994-01-18 General Electric Company Composite airfoil with woven insert
SU1827982A1 (ru) * 1991-02-14 1995-05-20 Ступинское конструкторское бюро машиностроения Способ изготовления цельнопластиковых композиционных лопастей
US6290895B1 (en) * 1997-10-14 2001-09-18 General Electric Company Selectively flexible caul and method of use
EP1481755A1 (fr) * 2003-05-27 2004-12-01 Snecma Moteurs Procédé de fabrication d'une aube creuse pour turbomachine

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3892612A (en) * 1971-07-02 1975-07-01 Gen Electric Method for fabricating foreign object damage protection for rotar blades
JPS549630B2 (ru) 1973-06-06 1979-04-26
US3942231A (en) * 1973-10-31 1976-03-09 Trw Inc. Contour formed metal matrix blade plies
JPS6018319A (ja) 1983-07-11 1985-01-30 Ube Nitto Kasei Kk 熱可塑性スタンパブルシ−トの加工成形方法
JPH0361515A (ja) 1989-07-24 1991-03-18 Agency Of Ind Science & Technol 繊維強化熱可塑性合成樹脂の成形方法
US5375978A (en) * 1992-05-01 1994-12-27 General Electric Company Foreign object damage resistant composite blade and manufacture
SE507712C2 (sv) 1996-11-08 1998-07-06 Flaekt Ab Rotorblad för fastsättning på ett fläktnav eller liknande
JP4060981B2 (ja) 1998-04-08 2008-03-12 本田技研工業株式会社 ガスタービンの静翼構造体及びそのユニット
US6607358B2 (en) 2002-01-08 2003-08-19 General Electric Company Multi-component hybrid turbine blade
JP4100005B2 (ja) 2002-03-01 2008-06-11 株式会社Ｉｈｉ ジェットエンジン用翼と翼部の製造方法
US6843565B2 (en) * 2002-08-02 2005-01-18 General Electric Company Laser projection system to facilitate layup of complex composite shapes
US6764754B1 (en) 2003-07-15 2004-07-20 The Boeing Company Composite material with improved damping characteristics and method of making same
US7575417B2 (en) 2003-09-05 2009-08-18 General Electric Company Reinforced fan blade
US7083388B2 (en) 2004-04-29 2006-08-01 United Technologies Corporation Double near-net forging of article
JP4779754B2 (ja) 2006-03-29 2011-09-28 東レ株式会社 プリプレグ積層体及び繊維強化プラスチック
JP2008045010A (ja) 2006-08-12 2008-02-28 Toho Tenax Co Ltd 耐衝撃性プリプレグ及びその製造方法
US8714932B2 (en) * 2008-12-31 2014-05-06 General Electric Company Ceramic matrix composite blade having integral platform structures and methods of fabrication

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1827982A1 (ru) * 1991-02-14 1995-05-20 Ступинское конструкторское бюро машиностроения Способ изготовления цельнопластиковых композиционных лопастей
US5279892A (en) * 1992-06-26 1994-01-18 General Electric Company Composite airfoil with woven insert
US6290895B1 (en) * 1997-10-14 2001-09-18 General Electric Company Selectively flexible caul and method of use
EP1481755A1 (fr) * 2003-05-27 2004-12-01 Snecma Moteurs Procédé de fabrication d'une aube creuse pour turbomachine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Политехнический словарь/ Под ред. А.Ю.Ишлинского. - М.: Советская энциклопедия, 1980, стр.32. Химическая энциклопедия/ Под ред. Н.С.Зефирова. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1995, том 4, с.164. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2665191C2 (ru) * 2014-05-13 2018-08-28 Р.Е.М. Холдинг С.Р.Л. Лопасть для промышленного осевого вентилятора и промышленный осевой вентилятор, содержащий такую лопасть

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010143596A (ru) 2012-05-10
WO2009119830A1 (ja) 2009-10-01
US20110020130A1 (en) 2011-01-27
CN102037247A (zh) 2011-04-27
CN102037247B (zh) 2015-06-24
EP2270337B1 (en) 2013-11-20
US8715556B2 (en) 2014-05-06
JP5450773B2 (ja) 2014-03-26
EP2270337A4 (en) 2012-08-29
JPWO2009119830A1 (ja) 2011-07-28
CA2719817C (en) 2014-05-06
JP2013078950A (ja) 2013-05-02
CA2719817A1 (en) 2009-10-01
EP2270337A1 (en) 2011-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2462620C2 (ru) Лопатка газотурбинного двигателя для воздушного судна и способ ее изготовления
US6630093B1 (en) Method for making freeform-fabricated core composite articles
CN111936303B (zh) 由复合材料制造用于燃气涡轮发动机的具有装配金属前缘的叶片的方法
EP2594388B1 (en) Method for producing resin matrix composite material
TWI490104B (zh) 纖維強化複合材料成形品的製造方法以及纖維強化複合材料成形品
US10179642B1 (en) Composite structure with integrated hinge
US20160263845A1 (en) Method for repairing sandwich panels made of composite materials involving the creation of a core or of a mould using stereolithography
JP2009035001A (ja) 複合材部品の表面に出現する不整合を最小化するための方法および装置
EP3482923B1 (en) Fabric jacketed unidirectional noodle
US20110036495A1 (en) Method of manufacturing a complex structure made of a composite by assembling rigid components
JP2013018228A (ja) ガスタービンエンジン用ブレードの製造方法
CN103958142A (zh) 预成形件的制造方法和纤维强化塑料成形体的制造方法
CN109229419A (zh) 用于修理高负荷主结构部件和次结构部件的结构预固化修理补块
CN111572053B (zh) 一种复合材料测试样条的加工方法
EP2955005B1 (en) A composite structure and a method of fabricating the same
US11338529B2 (en) Repair patch, method for molding repair patch, method for repairing composite material, and molding jig
JP2012236415A (ja) 形状が整った縁部を有するフランジを備えた構造部材及びその製造方法
KR101573750B1 (ko) 스트링거가 일체화된 항공기 동체 제작방법
WO2019059260A1 (ja) 複合材翼の成形方法、複合材翼及び複合材翼の成形型
CN114889233B (zh) 一种轻型翼肋及其成型方法
EP4194934A1 (en) Ophthalmic element comprising a film structure comprising an auxetic film
JPH01291201A (ja) 繊維強化プラスチック製反射鏡の製造方法
CN114261102A (zh) 纤维增强复合材料-皮革一体模压成型片材的方法及片材
JP2003053835A (ja) 複合材製品の製造方法
JPH0435914A (ja) 成形治具の製造方法