风扇叶片的纤维增强体的纤维的混杂化制造技术

本发明专利技术涉及涡轮机的风扇(1)的叶片(3)，该叶片包括由复合材料制成的结构，该复合材料包括通过股线的三维编织获得的纤维增强体(4)以及纤维增强体(4)嵌入在其中的基体，

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】风扇叶片的纤维增强体的纤维的混杂化


[0001]本专利技术总体涉及涡轮机的领域，更特别地涉及这些涡轮机的风扇叶片及其制造方法。
[0002]本专利技术更特别地应用于由复合材料制成的风扇叶片及风扇叶片与主流的入口的相互作用。

技术介绍

[0003]涡轮机叶片，特别是风扇叶片，承受大的机械应力和热应力，必须满足严格的重量和体积条件。因此，建议使用由复合材料制成的叶片，该复合材料包括由聚合物基体致密的纤维增强体，该叶片相对于具有等同的推进特征的金属叶片更轻并且具有令人满意的耐热性。
[0004]在发动机的认证和寿命期间，风扇叶片会遭受到鸟类和冰雹的摄入。然而，根据撞击叶片的物体的类型(特别是其尺寸、质量)以及根据风扇的类型(叶片的转速和数量)，优先的损坏起始和传播区域是不同的。因此，在叶片设计阶段期间对风扇叶片的力学性能进行优化以满足认证规则。
[0005]此外，目前的设计倾向于减小叶片在前缘、后缘的区域中、甚至整个结构上的复合材料结构的厚度以提高空气动力学性能。对于相同的材料和相同的堆叠规则，叶片抵抗冲击的能力因此降低。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的一个目的是通过提出其摄入行为改善的用于涡轮机的风扇叶片来纠正前文提到的缺点。
[0007]为此，本专利技术提出了涡轮机的风扇叶片，该风扇叶片包括由复合材料制成的结构，该复合材料包括通过股线的三维编织获得的纤维增强体以及基体，该纤维增强体嵌入在该基体中；
[0008]‑
由复合材料制成的结构包括前缘和后缘，
[0009]‑
该纤维增强体包括形成后缘的第一部分以及形成前缘的全部或一部分的第二部分，
[0010]‑
纤维增强体的股线包括具有预定的断裂伸长率的第一股线。
[0011]此外，纤维增强体的股线进一步包括第二股线，第二股线的断裂伸长率大于第一股线的断裂伸长率。此外，第一部分包括第一股线的全部或部分，而第二部分包括第二股线的全部或部分。
[0012]以下是上述叶片的一些优选的但非限制性的特征，这些特征单独地或组合地采用：
[0013]‑
第一部分没有第二股线，第二部分包括经纱股线和纬纱股线，并且第二部分的经纱股线没有第一股线。
[0014]‑
第二部分在距叶片的尖端一距离处延伸。
[0015]‑
叶片进一步包括：能够在空气流中延伸的具有空气动力学轮廓的翼型部、被构造成附接到风扇的盘的根部、以及在根部与翼型部之间延伸的支撑部，并且其中第二部分在翼型部的高度的一部分上形成后缘。
[0016]‑
第二部分在翼型部的高度的至少35％上延伸，例如在翼型部的高度的35％至100％之间上延伸。
[0017]‑
纤维增强体进一步包括在第一部分和第二部分之间延伸的第三部分，在第三部分中第二股线的密度从第一部分到第二部分逐渐增大。
[0018]‑
第三部分在介于翼型部的高度的5％至30％之间的距离上延伸。
[0019]‑
第一股线和第二股线包括被布置成形成经纱列的经纱股线，在直接相邻的经纱股线的两个列之间引入的第二股线相对于在第三部分的经纱列中的经纱股线的总数的百分比最多等于30％，优选地介于5％至15％之间。
[0020]‑
叶片进一步具有切割经纱列的多个经纱平面，每个经纱平面通过一行纬纱股线而与直接相邻的经纱平面隔开，在处于中间的第三部分中的两个直接相邻的经纱平面之间，经纱股线中的最多30％的经纱股线被更改，优选地，经纱股线中的介于5％至15％之间的经纱股线被更改。
[0021]‑
叶片进一步包括压力侧壁和吸力侧壁，其中，增强体的第二部分至少部分地形成叶片的压力侧壁，而吸力侧壁不包括第二股线。
[0022]‑
第二部分在介于叶片的总弦长的10％至50％之间的部分弦长延伸，优选地，该部分弦长介于所述总弦长的20％至40％之间。
[0023]‑
第一股线的杨氏模量大于第二股线的杨氏模量。
[0024]‑
第二股线的断裂伸长率介于第一股线的断裂伸长率的1.5倍至3倍之间。
[0025]‑
第一股线包括碳纤维或芳纶纤维，第一股线的杨氏模量大于250GPa，第一股线的断裂伸长率介于1.5％至2.5％之间。
[0026]‑
第二股线的断裂伸长率介于3％至6％之间，优选地介于4％至5％之间。
[0027]‑
第二股线包括玻璃纤维或玄武岩纤维。
[0028]‑
第二股线包括经纱纱线。
[0029]根据第二方面，本专利技术涉及用于涡轮机的风扇，该风扇包括多个如上所述的叶片。
[0030]根据第三方面，本专利技术提出了包括这种类型的风扇的涡轮机以及包括该涡轮机的飞行器。
附图说明
[0031]通过以下完全是说明性的且非限制性的并且必须参照附图来阅读的描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将显现，在附图中：
[0032]图1是示出了用于根据一个实施例的风扇叶片的纤维增强体的示例以及五个经纱平面C1至C5的示意图，在该示意图中示意性地示出了在中间部分引入第二股线和移除第一股线。
[0033]图2a至图2d示意性地且部分地示出了在图1中的经纱平面C1至C4。
[0034]图3和图4示意性地且部分地示出了在图1中所示的经纱平面C5的变型的示例，该
经纱平面C5切割了增强体的第二部分。
[0035]图5和图6示意性地示出了第二部分的形状的变型实施例。
[0036]图7是包括根据本专利技术的叶片的风扇的示例性实施例的透视图。
[0037]在所有附图中，相似的元件用相同的附图标记表示。
具体实施方式
[0038]在本申请中，上游和下游是相对于在风扇1中且穿过涡轮机的气体的正常流动方向来限定的。此外，所谓的风扇1的旋转轴线是风扇1的径向对称轴线X。轴向方向对应于风扇1的轴线X的方向，并且径向方向是垂直于该轴线并穿过该轴线的方向。
[0039]涡轮机的风扇1包括风扇1盘2，风扇盘承载与叶片间平台相关联的多个风扇1叶片3。
[0040]每个叶片3包括由复合材料制成的结构，该复合材料包括通过三维编织获得的纤维增强体4以及纤维增强体4嵌入在其中的基体。
[0041]由复合材料制成的结构包括根部5、支撑部6以及具有空气动力学轮廓的翼型部7。根部5旨在使得叶片能够附接到风扇盘2，并且为此在形成在盘2中的凹槽的底部与凹槽的深度的出口之间延伸。当涡轮机在运行时，具有空气动力学轮廓的翼型部7就其本身而言能够被布置在空气流中以产生升力。最后，支撑部6对应于翼型部7的在根部5和翼型部7之间(即在深度的出口和叶片间平台之间)延伸的区域。
[0042]叶片3还以本身已知的方式包括前缘8、后缘9、压力侧壁I以及吸力侧壁E。前缘8被构造成面对进入涡轮机的气体流延伸。前缘对应于空气动力学轮廓的前面部分，该前面部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.涡轮机的风扇(1)叶片(3)，所述风扇叶片包括由复合材料制成的结构，所述复合材料包括通过股线的三维编织获得的纤维增强体(4)以及基体，所述纤维增强体(4)嵌入在所述基体中；所述由复合材料制成的结构包括前缘(8)、后缘(9)、被构造成在空气流中延伸的具有空气动力学轮廓的翼型部(7)、被构造成附接到风扇盘(2)的根部(5)、以及在所述根部(5)和所述翼型部(7)之间延伸的支撑部(6)；所述纤维增强体(4)包括：形成所述后缘(9)的第一部分(13)、形成所述前缘(8)的全部或一部分的第二部分(15)、以及在所述第一部分(13)和所述第二部分(15)之间延伸的第三部分(16)；所述纤维增强体(4)的股线包括：具有预定的断裂伸长率的第一股线(12)；以及第二股线(10)，所述第二股线的断裂伸长率大于所述第一股线(12)的断裂伸长率，所述第一部分(13)包括所述第一股线(12)的全部或部分，所述第二部分(15)包括所述第二股线(14)的全部或部分，并且在所述第三部分(16)中所述第二股线(14)的密度从所述第一部分(13)到所述第二部分(15)逐渐增加；并且所述第一股线和第二股线(12，14)包括被布置成形成经纱列的经纱股线，在直接相邻的经纱股线的两个列之间引入的第二股线(14)相对于在所述第三部分(16)的经纱列中的经纱股线的总数的百分比最多等于30％，优选地介于5％至15％之间。2.根据权利要求1所述的叶片(3)，其中，所述第一部分(13)没有第二股线(14)，所述第二部分(15)包括经纱股线和纬纱股线，并且所述第二部分(15)的经纱股线没有第一股线(12)。3.根据权利要求1或2所述的叶片，其中，所述第二部分(15)在距所述叶片的尖端(11)一距离处延伸。4.根据权利要求1至3中任一项所述的叶片(3)，其中，所述第二部分(15)在所述翼型部(7)的高度(H)的一部分上形成所述前缘(8)。5.根据权利要求4所述的叶片，其中，所述第二部分(15)在所述翼型部(7)的高度(H)的至少35％上延伸，例如在所述翼型部(7)的高度(H)的35％至100％之间上延伸。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：保拉，
申请(专利权)人：赛峰飞机发动机公司，
类型：发明
国别省市：