[发明专利]一种航空涡轮导叶预制体及其制备方法

权利要求书

1.一种制备涡轮导叶叶身预制体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）芯模的制备：

根据涡轮导叶内层几何尺寸，制备得到内凹的石墨芯模；之后对石墨芯模内凹侧进行镜像对称，在石墨芯模周长尺寸不变的条件下改变截面形状，使石墨芯模内凹侧变为外凸，得到外凸的石墨芯模；其中涡轮导叶内层几何尺寸具体是：变截面外形，叶身内层面内沿X方向最大长度21mm，沿Y方向最大长度40mm，面外沿Z方向最大长度70mm，中空腔体的外形与涡轮导叶叶身外轮廓相似；

（2）参数获取：

根据涡轮导叶叶身尺寸，每隔10mm进行切片，获取横向截面，提取所有截面壁厚参数；

获取的截面参数如下：叶身壁厚2mm，后缘长度为28mm，厚度从6mm逐渐减小至2mm，叶身壁厚和后缘部分参数沿叶身织造方向没有变化；其余参数如下：

第1层叶身上缘外周长162mm，内周长92mm；第2层叶身上缘外周长159mm，内周长88mm；第3层叶身上缘外周长155mm，内周长84mm；第4层叶身上缘外周长151mm，内周长79mm；第5层叶身上缘外周长147mm，内周长74mm；第6层叶身上缘外周长143mm，内周长70mm；第7层叶身下缘外周长139mm，内周长66mm；

（3）组织设计：

涡轮导叶叶身织造采用层层角联锁结构，依据步骤（2）得到的截面壁厚参数，得到每层经纱和纬纱排列数量，以确定变截面方法；

（4）织造：

采用提花织机，将21层69列经纱按照涡轮导叶叶身外形在步骤（1）的外凸的石墨芯模上进行排列，涡轮导叶叶身沿Z方向是变截面，通过经纱排列和加减经纱来实现变截面的编织，进行涡轮导叶叶身织造；

其中，织造采用的纱线为3K Sylramic纤维束，织造经密和纬密分别为8根/cm和5根/cm；

初始排纱为：第1、21层18~30号纱锭排纱，第2、20层14~34号纱锭排纱，第3、19层11~36号纱锭排纱，第4、18层9~38号纱锭排纱，第5、17层7~12、32~39号纱锭排纱，第6、16层5~10、34~40号纱锭排纱，第7、15层4~7、35~42号纱锭排纱，第8、14层2~5、38~44号纱锭排纱，第9、13层1~4、38~54号纱锭排纱，第10~12层1~4、39~69号纱锭排纱；

所述的加减经纱在第一个织造循环中经纱排列的基础上，每隔5个织造循环对经纱进行加减纱操作，具体是：

第6个织造循环，第2~6、16~20层右侧分别减少1根纱线，第7~15层右侧分别减少2根纱线；

第11个织造循环，第2、20层左右两侧分别减少1根纱线，第3~6、16~19层右侧分别减少1根纱线，第7~15层右侧分别减少2根纱线，第5~17层叶身内壁右侧分别增加1根纱线；

第16个织造循环，第2~20层右侧分别减少1根纱线；

第21个织造循环，第2、20层左右两侧分别减少1根纱线，第3~19层右侧分别减少1根纱线，第5~17层叶身内壁右侧分别增加1根纱线；

第26个织造循环，第1、21层分别减少8根纱线，第2~20层右侧分别减少1根纱线；

第31个织造循环，第2、20层左右两侧分别减少1根纱线，第3~19层右侧分别减少1根纱线，第5~17层叶身内壁右侧分别增加1根纱线；

经纱与纬纱运动：经纱中接结经纱、衬经纱分别穿入不同的综框，接结经纱钢筘水平方向前后运动，每次移动2个纱位，相邻接结经纱沿法线运动方向相反，衬经纱钢筘保持不动；控制每层经纱间运动形成织口，引入纬纱，在打纬机构与石墨芯模的配合下将纬纱打紧；

（5）织造完成后，在得到的涡轮导叶叶身预制体两端预留经纱，得到外凸的涡轮导叶叶身预制体，之后取出外凸的石墨芯模，并将外凸的涡轮导叶叶身预制体套入内凹的石墨芯模，在涡轮导叶叶身负压侧定型工装的配合下，将外凸的涡轮导叶叶身预制体进行压缩，形成涡轮导叶叶身预制体；

涡轮导叶叶身预制体为中空结构，参数具体为：叶身为变截面外形，叶身沿X方向最大长度25mm，沿Y方向最大长度85mm，沿Z方向最大长度70mm；中空结构外形与叶身外轮廓相似，沿X方向最大长度21mm，沿Y方向最大长度为40mm，沿Z方向最大长度70mm。

2.权利要求1所述的方法制备的涡轮导叶叶身预制体。