[發明專利]采用復合材料制成的渦輪發動機葉片和制造該葉片的方法

有效

• 申請號: 201080056730.3
• 申請日: 2010-12-10
• 公開（公告）號: CN102782256A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 羅曼·努涅斯;斯特凡·布蘭查德;紀堯姆·瑞儂;多米尼克·酷派;克萊門特·拉塞爾
• 申請（專利權）人: 斯奈克瑪;海瑞克里茲
• 主分類號: F01D5/28
• 分類號: F01D5/28
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 宋義興

技術領域

本發明涉及到復合材料制成的渦輪發動機葉片，所述復合材料包括采用基體致密的纖維加強件。

本發明的適用領域為航空發動機或工業汽輪機的燃氣渦輪葉片領域。

背景技術

已經有人提出建議制造渦輪發動機的復合材料葉片。特別是，可以參照Snecma公司和Snecma?Propulsion?Solide集團聯合提交的FR?2?939?129和FR?2?939?130專利申請。這些申請具體介紹了采用復合材料制造渦輪發動機葉片，包括采用基體致密的纖維增強件。更確切地說，這兩個文件中所介紹的并用來制造葉片的方法提出了纖維坯(fiber?blank)的特殊特性，所述纖維坯采用三維編織并成形，以獲得整體的纖維預制件，該預制件帶有構成葉片根部和葉型的預制件的第一部分，以及構成葉片內或外平臺的預制件的至少一個第二部分。為此，一旦預制件經過致密，就可以獲得復合材料葉片，該葉片具有纖維增強結構，這種增強結構由預制件構成并經基體致密，以及構成其內裝有內或外平臺的整體件。

采用這種方法獲得的葉片的缺陷是，其外平臺不能實現與環繞葉片的殼體之間的密封(通過使用現在的刮器wipers)，也沒有空氣動力功能(通過使用現在的突部，該突部形成了流過渦輪的燃氣流道的外側)。此外，在其根部，采用這種方法獲得的內葉片平臺的突部在使用時其所承受的強大力的作用下會斷裂(該力是因為旋轉離心力所致)。

發明內容

為此，本發明的主要目的是提出一種復合材料葉片，以解決所述缺陷，所述葉片由其內裝有內和/或外平臺的整體件構成，其特征在于，外和內平臺具有所要求的特性。

該目的可通過渦輪發動機復合材料葉片的制造方法來實現，所述復合材料包括采用基體致密的纖維增強件，所述方法包括：

進行三維編織，制造整體纖維坯；

成形纖維坯，獲得整體纖維預制件，其帶有構成葉片根部和葉型的預制件的第一部分，構成葉片內平臺或葉片外平臺刮器的預制件的至少一個第二部分，以及構成葉片內平臺增強件或葉片外平臺突部的預制件的至少一個第三部分；以及

采用基體對纖維預制件進行致密，以獲得復合材料葉片，其帶有由預制件構成并由基體致密的纖維加強件，并形成其內裝有內和/或外平臺的整體件。

同專利申請文件FR?2?939?129和FR?2?939?130中所介紹的制造葉片的方法相比，本發明在纖維坯成形的同時特別利用了第三部分，該第三部分構成了葉片內加強平臺或葉片外平臺突部的預制件。結果，采用本發明所述方法獲得的葉片可以具有所要求的特性，即，其外平臺和內平臺處的密封功能和空氣動力功能，厚度加倍，從而加強了葉片的機械強度。

此外，當用纖維預制件第三部分形成葉片外平臺突部的預制件時，采用本發明方法所獲得的葉片，可使穿過安裝葉片的渦輪的燃氣流道在內側(通過葉片內平臺)和外側(通過葉片外平臺突部)得以部分重構。

根據所述方法的有利特性，在對應于將要制造的纖維坯縱向的縱向上，纖維坯包括：第一組連接在一起的多個紗層，形成對應于葉根和葉型預制件的纖維坯的第一部分；第二組至少局部連接在一起的多個紗層，形成對應于葉片內平臺或葉片外平臺刮器預制件的纖維坯的至少第二部分；以及第三組至少局部連接在一起的多個紗層，形成對應于葉片內平臺加強件或葉片外平臺突部預制件的纖維坯的至少第三部分；其特征在于，第一組紗層的紗并不與第二和第三組紗層的紗相連接；其特征還在于，第一組紗層帶有第二和第三組沙層的紗，這些紗層穿過纖維坯每個第二部分和穿過纖維坯每個第三部分。

提供無連接區域可使纖維預制件的成形不會切割連接紗，因為這種切割會降低纖維加強部分的機械強度，進而也降低由其制造的葉片的機械強度。

根據本發明的另一個特性，用第二和第三連續組紗層編織纖維坯，纖維坯的成形包括通過切割去除位于每個第二纖維坯部分和每個第三纖維坯部分之外的第二和第三組紗層部分。

第二和第三紗層組可以沿同一方向穿過第一組紗層。或者，第二和第三組紗層可以沿相反方向穿過第一組紗層。

根據本發明的另一個特性，在纖維坯的第一部分中，以及在對應于變厚度葉型沿該方向在將要制造的葉片內延伸的方向上，第一組紗層的紗層數是固定不變的。第一組紗層的紗可以是不同重量和/或織物經緯密度。

有利的是，三維編織用來制造由一系列纖維坯組成的條帶。然后，再從條帶中切割出纖維坯。纖維坯的編織可以是這樣的，即其對應于將要制造的葉片方向的縱向沿緯紗方向或經紗方向延伸。