[發明專利]圓筒狀外殼及圓筒狀外殼的制造方法

有效

• 申請號: 201380055805.X
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN104768734A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 田中崇;盛田英夫;奧村郁夫;重成有;原田敬;段佑輔
• 申請（專利權）人: 株式會社IHI;株式會社IHI空間技術
• 主分類號: B29C70/06
• 分類號: B29C70/06;B29C70/10;F01D25/24;F02C7/00;B29K105/08;B29L31/30
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳蘊輝

技術領域

本發明涉及例如作為覆蓋航空器用噴氣發動機的風扇葉片的風扇外殼使用的圓筒狀外殼及圓筒狀外殼的制造方法。

背景技術

例如，上述覆蓋航空器用噴氣發動機的風扇葉片的風扇外殼謀求輕量及具有高強度，為滿足這些要求，作為風扇外殼的素材嘗試采用強化纖維和熱固化樹脂的復合材料。

在上述風扇外殼中，在覆蓋風扇葉片的外殼主體的端部，一體地形成有與通常發動機艙連結的環狀的朝外凸緣。因此，作為素材使用碳纖維等的強化纖維和環氧樹脂等的熱固化樹脂的復合材料時，外殼主體及環狀的凸緣都具有包含由碳纖維等的強化纖維形成的織物在內的多個織物層。

使用強化纖維和熱固化樹脂的復合材料制造上述風扇外殼(圓筒狀外殼)時，使筒狀的芯軸圍繞其軸心旋轉，且將織物纏繞在芯軸的成形面上來成形織物層的層疊體，通過加熱該層疊體，使預先含浸于該層疊體的熱固化樹脂固化。

在上述風扇外殼中，為確保充分的強度及剛性，在多個織物層之間，需要包含相對于外殼主體周向的傾斜角為±0～75°的強化纖維，這樣的風扇外殼被記載于例如專利文獻1。

【現有技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2009-107337號公報

然而，如上述風扇外殼(圓筒狀外殼)那樣地，環狀的朝外凸緣位于外殼主體的端部的情況下，在多個織物層間包含相對于周向的傾斜角為0～10°的強化纖維，要確保層疊體的充分的強度及剛性時，會損害織物層所含有的織物的柔軟性，由此，在層疊體的成形時，在與朝外凸緣的彎曲的根部相當的部分會產生褶皺或纖維的曲折，朝外凸緣的強度及剛性降低。其結果，存在不能提高風扇外殼整體的強度及剛性這樣的問題，解決該問題成為以往的課題。

發明內容

本發明是著眼于上述以往的課題而研發的，其目的是提供圓筒狀外殼及圓筒狀外殼的制造方法，例如，將強化纖維和熱固化樹脂的復合材料作為素材，在具有朝外的環狀的槽或環狀凸緣的風扇外殼的情況下，能夠確保外殼整體的高的強度及剛性。

為實現上述目的，本發明的圓筒狀外殼，由使熱固化樹脂含浸于強化纖維的復合材料形成，其特征在于，具有：呈圓筒狀的外殼主體；在所述外殼主體的端部沿周向以環狀配置的向離心側開口的槽，構成所述外殼主體的周壁是交替地層疊包含由相對于所述外殼主體的軸心方向的取向角為±15～75°的2軸的強化纖維帶形成的非卷曲結構的2軸織物在內的多個2軸織物層、和包含對沿著所述外殼主體的周向的強化纖維集束而成的粗紗在內的多個粗紗層而形成的，構成所述槽的槽壁是交替地層疊包含由所述外殼主體的周壁上的與所述多個2軸織物層連續的多個2軸織物層、以及相對于所述外殼主體的軸心方向的取向角為±15～75°的2軸的強化纖維帶及相對于所述外殼主體的軸心方向的取向角為0°的1軸的強化纖維帶的合計3軸的強化纖維帶形成的非卷曲結構的3軸織物在內的多個3軸織物層而形成的。

優選的是，所述外殼主體的周壁及所述槽的槽壁上的各正反面都通過由使熱固化樹脂含浸于強化纖維的復合材料形成的保護膜被覆蓋。

優選的是，構成所述槽的槽壁通過Ti合金制或Ni合金制的蓋罩被覆蓋，并作為覆蓋航空器用噴氣發動機的風扇葉片的風扇外殼使用。

另外，本發明的上述圓筒狀外殼的制造方法，其特征在于，反復實施如下工序而成形具有與所述外殼主體相當的部分的層疊體：使將外周面作為成形面的筒狀的芯軸圍繞其軸心旋轉，且將由所述2軸的強化纖維帶形成的非卷曲結構的所述2軸織物纏繞在該芯軸的所述成形面上而形成所述2軸織物層的2軸織物層形成工序；使所述芯軸圍繞其軸心旋轉，且將對所述強化纖維集束而成的粗紗沿周向以螺旋狀纏繞在該芯軸的所述成形面中的所述外殼主體的成形部位上而形成所述粗紗層的粗紗層形成工序；使所述芯軸圍繞其軸心旋轉，且將由所述3軸的強化纖維帶形成的非卷曲結構的所述3軸織物纏繞在該芯軸的所述成形面中的所述槽的成形部位上而形成所述3軸織物層的3軸織物層形成工序，成形了具有與所述外殼主體相當的部分的層疊體之后，還經過如下工序：通過槽成形模具和位于所述芯軸的端部的槽成形部，在所述層疊體中的與所述外殼主體相當的部分的端部成形與所述槽相當的部分的槽成形工序；對于通過該槽成形工序在與所述外殼主體相當的部分的端部成形了與所述槽相當的部分而成的所述層疊體進行加熱，由此使含浸于所述織物層的各強化纖維而成的熱固化樹脂固化的加熱工序。

而且，本發明的上述圓筒狀外殼的制造方法，其特征在于，