复合材料叶片及复合材料叶片的制造方法技术

本发明专利技术提供能够充分确保轮廓度及厚度的精度且能够减少制造成本的复合材料叶片及复合材料叶片的制造方法。复合材料叶片(10)将增强纤维中含浸有树脂的复合材料层层叠而形成。复合材料叶片(10)在厚壁部分(10b)沿连结复合材料叶片(10)的背侧和腹侧的方向即叶片厚度方向(T)包含从表面到规定深度的表层区域(12、14)和从表面起沿叶片厚度方向比规定深度深的深层区域(16、18)。表层区域(12、14)中的复合材料层的每一层的厚度的中位值比深层区域(16、18)中的复合材料层的每一层的厚度的中位值薄。或表层区域(12、14)中的复合材料层的每一层的厚度的平均值比深层区域(16、18)中的复合材料层的每一层的厚度的平均值薄。

Composite blade and manufacturing method of composite blade

The invention provides a manufacturing method of composite material blade and composite material blade which can fully ensure the accuracy of profile degree and thickness and can reduce the manufacturing cost. The composite blade (10) laminated the composite material with resin in the reinforced fiber. The composite blade (10) in the thick wall part (10b) comprises a surface area (12, 14) from the surface to the specified depth and a deep area (16, 18) from the surface along the blade thickness direction (T) along the back side and the ventral side connecting the composite blade (10). The median thickness of each layer of the composite layer in the surface region (12, 14) is thinner than that in the deep region (16, 18). Or the average thickness of each layer of the composite layer in the surface area (12, 14) is thinner than the average thickness of each layer of the composite layer in the deep area (16, 18).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合材料叶片及复合材料叶片的制造方法
本专利技术涉及复合材料叶片及复合材料叶片的制造方法。
技术介绍
动叶及静叶使用将在增强纤维中含浸有树脂的复合材料层层叠而形成的复合材料叶片。工业用燃气涡轮压缩机使用的复合材料叶片为了达到高的旁通比而具有高维的扭转，叶片厚度方向的厚度变化大。另外，该复合材料叶片为了提高空气动力性能而需要确保背侧的表面、腹侧的表面、前缘侧的面及后缘侧的面的轮廓度及厚度的精度。对于这样的复合材料叶片，为了避免形状变化大的部分剪切剥离，提出了将长短复合材料层组合而成的层叠构造(参照专利文献1)。在先技术文献专利文献专利文献1：美国专利第5375978号说明书
技术实现思路
专利技术要解决的课题专利文献1记载的复合材料叶片通过将大量薄的复合材料层重合来确保轮廓度及厚度的精度。另外，专利文献1记载的复合材料叶片通过根据部位来改变复合材料层的层叠片数，从而应对叶片厚度方向的厚度变化。但是，以高精度准备薄的复合材料层的工序、以高精度使薄的复合材料层大量重叠的工序及根据部位而以高精度改变复合材料层的层叠片数的工序均是很难的工序，因此，在专利文献1记载的方法中，存在无法充分确保复合材料叶片的轮廓度及厚度的精度的问题。另外，这些工序由于均是很难的工序，因此，在专利文献1记载的方法中，存在复合材料叶片的制造的成品率变低而结果复合材料叶片的制造成本升高的问题。本专利技术是鉴于上述情况而提出的，目的在于提供一种能够充分确保轮廓度及厚度的精度且能够减少制造成本的复合材料叶片及复合材料叶片的制造方法。用于解决课题的方案为了解决上述课题并达成目的，复合材料叶片将增强纤维中含浸有树脂的复合材料层层叠而形成，所述复合材料叶片的特征在于，所述复合材料层沿连结所述复合材料叶片的背侧和腹侧的方向即叶片厚度方向层叠，所述复合材料叶片具有厚壁部分，该厚壁部分包含从表面起沿所述叶片厚度方向到规定深度的表层区域和从所述表面起沿所述叶片厚度方向比所述规定深度深的深层区域，所述表层区域中的复合材料层的每一层的厚度的中位值比所述深层区域中的复合材料层的每一层的厚度的中位值薄。另外，为了解决上述课题并达成目的，复合材料叶片将增强纤维中含浸有树脂的复合材料层层叠而形成，所述复合材料叶片的特征在于，所述复合材料层沿连结所述复合材料叶片的背侧和腹侧的方向即叶片厚度方向层叠，所述复合材料叶片具有厚壁部分，该厚壁部分包含从表面起沿所述叶片厚度方向到规定深度的表层区域和从所述表面起沿所述叶片厚度方向比所述规定深度深的深层区域，所述表层区域中的复合材料层的每一层的厚度的平均值比所述深层区域中的复合材料层的每一层的厚度的平均值薄。根据以上构成，在表层区域中使用较薄的复合材料层，在深层区域中使用较厚的复合材料层，因此能够利用较薄的复合材料层充分确保轮廓度的精度，能够利用较厚的复合材料层降低制造的成本，作为整体能够充分确保厚度的精度。优选的是，在以上构成的基础上，在包含连结所述复合材料叶片的前缘侧与后缘侧的方向即叶片宽度方向和连结所述复合材料叶片的叶片顶部侧与叶片根部侧的方向即叶片长度方向的面方向上，所述表层区域中的复合材料层的面积比所述深层区域中的复合材料层的面积大。根据该构成，能够在使用较薄复合材料层的表层区域中，确保包含叶片宽度方向和叶片长度方向的面方向上的更宽范围的轮廓度的精度。优选的是，在以上构成的基础上还具有薄壁部分，该薄壁部分比所述厚壁部分薄且不包含所述深层区域。根据该构成，能够在使用较薄复合材料层的表层区域中确保叶片厚度方向的厚度薄的部分的厚度的精度。优选的是，在以上构成的基础上，具有所述背侧的叶片部分和所述腹侧的叶片部分，所述背侧的叶片部分与所述腹侧的叶片部分在中立面处接合，所述背侧的叶片部分包含沿所述叶片厚度方向从所述背侧的表面到所述规定深度的背侧表层区域和从所述背侧的表面起沿所述叶片厚度方向比所述规定深度深的背侧深层区域，所述腹侧的叶片部分包含沿所述叶片厚度方向从所述腹侧的表面到所述规定深度的腹侧表层区域和从所述腹侧的表面起沿所述叶片厚度方向比所述规定深度深的腹侧深层区域。根据该构成，在背侧及腹侧分别能够利用较薄的复合材料层充分确保轮廓度的精度，能够利用较厚的复合材料层降低制造的成本，作为整体能够充分确保厚度的精度。优选的是，在具有背侧的叶片部分和腹侧的叶片部分的构成中，连结所述复合材料叶片的前缘侧与后缘侧的方向即叶片宽度方向上的端部由所述背侧表层区域和所述腹侧表层区域构成，所述背侧表层区域中的复合材料层的叶片宽度方向上的端部与所述腹侧表层区域中的复合材料层的叶片宽度方向上的端部以交替地与另一表层区域的复合材料层的中立面侧表面接触的方式设置。根据该构成，能够利用复合材料层的叶片宽度方向上的端部分断而减小随着复合材料层的层叠而在中立面的附近产生的间隙即铺层递减。由此能够提高叶片宽度方向上的端部处的强度及可靠性。另外，为了解决上述课题并达成目的，复合材料叶片将增强纤维中含浸有树脂的复合材料层层叠而形成，所述复合材料叶片的特征在于，所述复合材料层沿连结所述复合材料叶片的背侧和腹侧的方向即叶片厚度方向层叠，所述复合材料叶片具有：从所述背侧的表面起沿所述叶片厚度方向到规定深度的背侧表层区域；从所述背侧的表面起沿所述叶片厚度方向比所述规定深度深的背侧深层区域；从所述腹侧的表面起沿所述叶片厚度方向到规定深度的腹侧表层区域；以及从所述腹侧的表面起沿所述叶片厚度方向比所述规定深度深的腹侧深层区域，所述背侧表层区域及所述背侧深层区域与所述腹侧表层区域及所述腹侧深层区域在中立面处接合，连结所述复合材料叶片的前缘侧与后缘侧的方向即叶片宽度方向上的端部由所述背侧表层区域和所述腹侧表层区域构成，所述背侧表层区域中的复合材料层的叶片宽度方向上的端部与所述腹侧表层区域中的复合材料层的叶片宽度方向上的端部以交替地与另一表层区域的复合材料层的中立面侧表面接触的方式设置。根据该构成，能够利用复合材料层的端部分断而减小随着复合材料层的层叠而在中立面的附近产生的间隙即铺层递减。由此能够提高叶片宽度方向上的端部处的强度及可靠性。因此，由于形状稳定化而能够充分确保轮廓度及厚度的精度。另外，不需要使复合材料层相对于中立面在叶片厚度方向上对称重合，因此能够降低制造成本。为了解决上述课题并达成目的，复合材料叶片的制造方法为将增强纤维中含浸有树脂的复合材料层层叠来制造复合材料叶片的方法，该制造方法的特征在于，包括：背侧表层区域层叠步骤，在该步骤中，在具有用于成形所述复合材料叶片的背侧的表面的背侧成形面的背侧成形模具上层叠复合材料层，该复合材料层构成从所述背侧的表面起沿连结所述复合材料叶片的背侧和腹侧的方向即叶片厚度方向到规定深度的背侧表层区域；背侧深层区域层叠步骤，在该步骤中，在层叠于所述背侧成形模具并构成背侧表层区域的复合材料层之上，层叠构成从所述背侧的表面起沿所述叶片厚度方向比所述规定深度深的背侧深层区域的复合材料层；腹侧表层区域层叠步骤，在该步骤中，在具有用于成形所述复合材料叶片的腹侧的表面的腹侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料叶片，其将增强纤维中含浸有树脂的复合材料层层叠而形成，所述复合材料叶片的特征在于，/n所述复合材料层沿连结所述复合材料叶片的背侧和腹侧的方向即叶片厚度方向层叠，/n所述复合材料叶片具有厚壁部分，该厚壁部分包含从表面起沿所述叶片厚度方向到规定深度的表层区域和从所述表面起沿所述叶片厚度方向比所述规定深度深的深层区域，/n所述表层区域中的复合材料层的每一层的厚度的中位值比所述深层区域中的复合材料层的每一层的厚度的中位值薄。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170508 JP 2017-0923641.一种复合材料叶片，其将增强纤维中含浸有树脂的复合材料层层叠而形成，所述复合材料叶片的特征在于，
所述复合材料层沿连结所述复合材料叶片的背侧和腹侧的方向即叶片厚度方向层叠，
所述复合材料叶片具有厚壁部分，该厚壁部分包含从表面起沿所述叶片厚度方向到规定深度的表层区域和从所述表面起沿所述叶片厚度方向比所述规定深度深的深层区域，
所述表层区域中的复合材料层的每一层的厚度的中位值比所述深层区域中的复合材料层的每一层的厚度的中位值薄。


2.一种复合材料叶片，其将增强纤维中含浸有树脂的复合材料层层叠而形成，所述复合材料叶片的特征在于，
所述复合材料层沿连结所述复合材料叶片的背侧和腹侧的方向即叶片厚度方向层叠，
所述复合材料叶片具有厚壁部分，该厚壁部分包含从表面起沿所述叶片厚度方向到规定深度的表层区域和从所述表面起沿所述叶片厚度方向比所述规定深度深的深层区域，
所述表层区域中的复合材料层的每一层的厚度的平均值比所述深层区域中的复合材料层的每一层的厚度的平均值薄。


3.根据权利要求1或2所述的复合材料叶片，其特征在于，
在包含连结所述复合材料叶片的前缘侧与后缘侧的方向即叶片宽度方向和连结所述复合材料叶片的叶片顶部侧与叶片根部侧的方向即叶片长度方向的面方向上，所述表层区域中的复合材料层的面积比所述深层区域中的复合材料层的面积大。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合材料叶片，其特征在于，
所述复合材料叶片还具有薄壁部分，该薄壁部分比所述厚壁部分薄且不包含所述深层区域。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的复合材料叶片，其特征在于，
所述复合材料叶片具有所述背侧的叶片部分和所述腹侧的叶片部分，
所述背侧的叶片部分与所述腹侧的叶片部分在中立面处接合，
所述背侧的叶片部分包含沿所述叶片厚度方向从所述背侧的表面起到所述规定深度的背侧表层区域和从所述背侧的表面起沿所述叶片厚度方向比所述规定深度深的背侧深层区域，
所述腹侧的叶片部分包含沿所述叶片厚度方向从所述腹侧的表面起到所述规定深度的腹侧表层区域和从所述腹侧的表面起沿所述叶片厚度方向比所述规定深度深的腹侧深层区域。


6.根据权利要求5所述的复合材料叶片，其特征在于，
连结所述复合材料叶片的前缘侧与后缘侧的方向即叶片宽度方向上的端部由所述背侧表层区域和所述腹侧表层区域构成，
所述背侧表层区域中的复合材料层的叶片宽度方向上的端部与所述腹侧表层区域中的复合材料层的叶片宽度方向上的端部以交替地与另一表层区域的复合材料层的中立面侧表面接触的方式设置。


7.一种复合材料叶片，其将增强纤维中含浸有树脂的复合材料层层叠而形成，所述复合材料叶片的特征在于，
所述复合材料层沿连结所述复合材料叶片的背侧和腹侧的方向即叶片厚度方向层叠，
所述复合材料叶片具有：
从所述背侧的表面起沿所述叶片厚度方向到规定深度的背侧表层区域；
从所述背侧的表面起沿所述叶片厚度方向比所述规定深度深的背侧深层区域；
从所述腹侧的表面起沿所述叶片厚度方向到规定深度的腹侧表层区域；以及
从所述腹侧的表面起沿所述叶片厚度方向比所述规定深度深的腹侧深层区域，
所述背侧表层区域及所述背侧深层区域与所述腹侧表层区域及所述腹侧深层区域在中立面处接合，
连结所述复合材料叶片的前缘侧与后缘侧的方向即叶片宽度方向上的端部由所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈部良次，新藤健太郎，神谷昌美，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP