[發(fā)明專利]圓筒結(jié)構(gòu)體及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080051726.8
• 申請日: 2010-11-05
• 公開（公告）號: CN102725130A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設計）人: 原田敬;重成有;宮下雅賴;村上務
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社IHI;IHI空間技術(shù)株式會社
• 主分類號: B29C70/16
• 分類號: B29C70/16;C08J5/06;F01D25/00;F02C7/00;F04D29/52;B29K105/08;B29L23/00;B29L31/30
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 張敬強;李家浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空宇宙領(lǐng)域的推進裝置，尤其涉及噴氣引擎的風扇罩、火箭引擎的馬達罩這樣的包含纖維強化塑料的圓筒結(jié)構(gòu)體及其制造方法。

背景技術(shù)

關(guān)于航空器的噴氣引擎，作為一個例子，外部氣體被風扇吸入，被壓縮機壓縮，在燃燒器內(nèi)用于燃料的燃燒。所產(chǎn)生的能量的一部分通過渦輪抽出后，燃燒氣體從引擎后部的噴嘴向后方排出。噴氣引擎的整體通常被稱作引擎機艙（nacelle）的進行了空氣力學上的設計的殼體包圍并支撐。引擎機艙整體非常大，而且所要求的強度等特性根據(jù)引擎機艙的部位而不同，因此，引擎機艙典型性地是分割成風扇罩、核心整流罩（core?cowl）等多個整流罩部件來制造。各整流罩部件根據(jù)所要求的特性以及空氣力學上的形狀被設計為最佳。

例如對于風扇罩而言，由于不需要耐熱性，因此沒有必要一定適用金屬。于是，出于輕量化的目的，正在研究適用纖維強化塑料取代金屬來作為風扇罩的原料。相關(guān)技術(shù)在美國專利申請公開2009/0098337號中公開。根據(jù)該技術(shù)，通過將由強化纖維構(gòu)成的織物卷繞在圓筒形的工具上來形成前驅(qū)體，由該前驅(qū)體來制造圓筒形的纖維強化塑料體。

另一方面，對于風扇罩，重要的特性是沖擊吸收能。例如當內(nèi)部的部件發(fā)生破損并以高速撞擊風扇罩時，如果該部件保持高速脫離至外部，則很有可能將其它的結(jié)構(gòu)部件也破壞。也就是，對于風扇罩，阻止該部件飛出至外部或者將其運動能量充分吸收是有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明人的研究，不僅僅是纖維強化塑料的厚度，強化纖維的取向也對沖擊吸收能產(chǎn)生強烈影響。為了使包含強化纖維的前驅(qū)體高效形成為充足的厚度，上述的相關(guān)技術(shù)這樣的將織物卷繞在工具上的方法是適宜的。而且，考慮到?jīng)_擊吸收能，優(yōu)選織物中所含的強化纖維中的相當?shù)牟糠衷趫A周方向上取向。但是，如果考慮到風扇罩所要求的空氣力學上的形狀，則會產(chǎn)生問題。其原因是：由于強化纖維基本不伸縮，因此在圓周方向上取向的情況下，不能將織物無褶皺地卷繞在筆直的圓筒形以外的工具上。如果使風扇罩所要求的空氣力學上的形狀優(yōu)先，則必須排除圓周方向的強化纖維，由此必須接受沖擊吸收能等特性的惡化。本發(fā)明是鑒于該問題點而做出的發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明的第一方案，制造具有軸向的圓筒結(jié)構(gòu)體的方法包括：使包含在相對與所述軸向正交的圓周方向交叉的第一方向取向的第一強化纖維的織物沿所述圓周方向卷繞在心軸的周圍；使包含在其長度方向取向的第二強化纖維的粗紗以螺旋形卷繞在所述心軸的周圍；通過樹脂使所述織物和所述粗紗結(jié)合。

根據(jù)本發(fā)明的第二方案，具有軸向的圓筒結(jié)構(gòu)體具備第一層、第二層以及將所述第一層和所述第二層結(jié)合的樹脂，其中的第一層具備包含在相對與所述軸向正交的圓周方向交叉的第一方向取向的第一強化纖維的織物，第二層具備包含在其長度方向取向的第二強化纖維并且成為螺旋形的粗紗。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施方式的制造方法中利用的裝置的概要立體圖。

圖2是所述裝置的另一立體圖，表示所述制造方法的某個階段。

圖3是表示無卷曲織物的一個例子的示意性俯視圖。

圖4是表示卷繞粗紗的工序的俯視圖。

圖5是所述裝置的又一其它立體圖。

圖6是所述裝置中包含的卷繞裝置的側(cè)視圖，表示心軸的剖面。

圖7是包括通過所述制造方法制造的風扇罩的噴氣引擎的示意性立面圖。

圖8是所述制造方法制造的制造物的沿軸向剖面的例子。

具體實施方式

以下，針對本發(fā)明的實施方式，參照附圖進行說明。

為了便于說明，在附圖中顯示為L、R的方向分別表述為左向、右向，顯示為FR、FF的方向分別表述為后向、前向，但是，這些表述對于本發(fā)明是非限定性的。

本實施方式的制造方法能夠適用于作為一個例子在圖7中示出的航空器的噴氣引擎的風扇罩的制造。引擎3大體具備引擎主體和包圍著引擎主體進行支撐的引擎機艙，引擎主體具備風扇5。引擎機艙包括多個整流罩部件，各個整流罩部件在軸的周圍實質(zhì)上對稱。整流罩部件中，包圍風扇5的部件是風扇罩1。風扇罩1大體為近似于圓筒形狀的形狀，是根據(jù)空氣力學上的觀點設計的非筆直的圓筒形狀。在圖7的例子中，風扇罩1在接近風扇5的部位1a是平緩的錐形形狀，在其它部位是基本筆直的圓筒形狀，在軸向兩端具有凸緣部。當然，本實施方式對于其它形狀也能夠適用。如上所述，不能將無伸縮性的織物無褶皺地成形為部位1a的錐形形狀。