[发明专利]用于制造由复合材料制成的风扇叶片的纤维织构

说明书

本发明涉及一种纤维织构(10)，该纤维织构用于形成由复合材料形成的涡轮发动机叶片的纤维增强件，包括刚性降低区(24)，刚性降低区具有由第二纤维制成的纬线，其具有大于第一伸长率的断裂伸长率，刚性降低区沿纵向方向(D_L)从支柱区延伸并直至小于或等于高度的30％的高度，沿横向方向(D_T)在第一区(23)和第二区(25)之间延伸，第一区从织构的意图形成前缘的边缘(16)延伸一长度(21)，第二区从织构的意图形成后缘的边缘(17)延伸第二长度(22)。

技术领域

本发明涉及航空涡轮机的一般领域，更具体地，涉及意图形成由复合材料制成的涡轮机叶片的纤维增强件的纤维织构。这样的叶片可用于航空涡轮机风扇。

背景技术

先前由金属材料制成的风扇叶片现在由复合材料制成，即，由有机基质致密化的纤维预制件制成，这允许所制作的部件的总质量低于当同一部件由金属材料制成时的总质量，同时若不具有更大的机械强度，则至少具有相当的机械强度。

在运行中，风扇叶片可能承受物体的冲击，特别是鸟类。在这种冲击下，特别是在吸入大型鸟类时，叶片通常在其中间断裂。然而，在叶片的支柱处也观察到临界损伤。重要的是，这种临界损伤的特征是一种称为“切屑”的损伤，这种损伤在压缩过程中开始，在表面上产生股线断裂，并在剪切过程中传播，在部件厚度范围内的基质中产生强脱粘，而不会导致叶片在其支柱处断裂。事实上，这种断裂会由于涡轮机中重量的过大不对称而产生比叶片中间断裂更大的不平衡，这将损害发动机及其性能。

因此，需要一种解决方案，以确保叶片在与异物碰撞的情况下不会在其支柱区域断裂。

发明内容

为此，本发明提出了一种纤维织构，其意图形成由复合材料制成的涡轮机叶片的纤维增强件，该涡轮机叶片包括由基质致密化的纤维增强件，该纤维织构为单件，并且在多根经纱或线与多根纬纱或线之间具有三维编织，经纱或线由具有第一断裂伸长率并沿纵向方向延伸的至少第一纤维制成，纬纱或线由沿横向方向延伸的第一纤维制成，该织构沿纵向方向包括叶片根部部分、叶片翼面部分和叶片在根部部分与叶片翼面部分之间的叶片支柱部分。

根据本发明，纤维织构包括刚度降低区，该刚度降低区包括由第二纤维制成的经纱或线，第二纤维具有大于第一断裂伸长率的第二断裂伸长率，该刚度降低区沿纵向方向从支柱区延伸，并且其高度小于或等于叶片高度的30％，该刚度降低区沿横向方向在第一区和第二区之间延伸，第一区从意图形成前缘的织构的第一边缘延伸第一长度，而第二区从意图形成后缘的织构的第二边缘延伸第二长度。

刚度降低区的存在允许更好地适应在吸入大型鸟类时可能形成切屑的区的水平高度处的应力。因此，刚度降低区允许避免切屑的形成，或者至少使其比不存在该区时更不显著。

此外，仅将刚度降低区的存在限制在可能形成切屑的区允许叶片的其余部分与前述叶片保持一致，从而能够对叶片的其余部分使用已知的制造方法。

如上所述，刚度降低区延伸直至小于或等于叶片高度的30％的高度。这样的特性允许仅将刚度降低区限制在可能形成切屑的区，因此不会更改叶片的其它部分。

应当理解，“叶片高度”是由其边界限定的长度测量值，即叶片气动流路底部处为0％，而流路顶部处为100％。换言之，叶片气动流路的底部和顶部之间的总高度被调整为称为叶片高度的百分比。

根据该限定，叶片气动流路底部下方的叶片部分，也称为支柱部分，由负叶片高度表示。换言之，支柱区可以限定为叶片根部和叶片高度的0％之间的区。

在一个实施例中，刚度降低区在叶片高度大于或等于叶片高度的-2％和叶片高度小于或等于叶片高度的30％之间延伸。

在一个实施例中，刚度降低区在叶片高度的-2％和叶片高度的30％之间延伸。在另一实施例中，其在叶片高度的0％和30％之间延伸。