[发明专利]具有三维编织的纤维增强和二维编织的表层的复合材料制成的叶片及其制造方法

权利要求书

1.一种用于飞行器燃气涡轮发动机的叶片(10)，所述叶片在纵向方向(D_L)上包括叶片根部(11)、柄部(12)以及翼型本体(13)，所述翼型本体在柄部(12)与叶片顶端(14)之间在纵向方向上，并且在由金属材料制成的前缘(40)与后缘(131)之间在横向方向(D_T)延伸，所述叶片包括由复合材料(20)制成的叶片芯，所述复合材料具有三维编织的纤维增强，所述三维编织的纤维增强形成叶片根部、柄部以及翼型本体部分(21)，其特征在于，所述叶片还包括由复合材料制成的表层，所述复合材料具有围绕叶片芯(20)的翼型本体部分(21)的二维编织的纤维增强(30)，所述表层被插置在由金属材料(40)制成的前缘与叶片芯的翼型本体部分的前边缘(210)之间，以便限定变薄的前缘部分，所述表层包括一个或多个二维编织层(230，231)，每个编织层围绕叶片芯的翼梁缠绕，所述表层进一步限定叶片的后缘，其特征在于，至少在叶片芯(20)的翼型本体部分(21)的前边缘(210)的远端(210a)与由复合材料(30)制成的表层之间存在填充材料(50)。

2.根据权利要求1所述的叶片，其中，每个二维编织层(230，231)的端部，在与叶片的从叶片(10)的前缘(40)到后缘(131)所测量的弦长的50％或更多对应的位置处，在翼型本体(13)的抽吸侧面处接合。

3.根据权利要求1或2所述的叶片，其中，叶片的前缘(40)和后缘(131)具有在0.2mm与1.5mm之间的厚度(E_BA，E_BF)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的叶片，其中，叶片芯(20)的三维编织的纤维增强包括碳纤维纱线，并且其中，表层的纤维增强包括碳纤维纱线和玻璃纤维纱线。

5.一种用于制造用于飞行器燃气涡轮发动机的叶片的方法，至少包括：

-通过三维编织生产纤维叶片芯坯件(100)，

-切割纤维坯件，以获得纤维叶片芯预成形件(200)，所述纤维叶片芯预成形件在纵向方向(D_L)上包括叶片根部预成形件部分(203)、柄部预成形件部分(204)以及翼型本体部分的预成形件部分(205)，所述翼型本体部分的预成形件部分在柄部预成形件部分(204)与顶端(206)之间在纵向方向上延伸，并且在前边缘(136)与后边缘(132)之间在横向方向(D_T)上延伸，

-将一个或多个二维编织层(230、231)缠绕在翼型本体部分的预成形件部分(205)周围，

-将由金属材料(40)制成的前缘定位在翼型本体部分的预成形件部分(205)的前缘(2050)处的一个或多个二维编织层上，

-将缠绕有一个或多个二维编织层(230，231)的叶片芯的纤维预成形件(200)和前缘(40)放置到注射模具中，

-将树脂注射到叶片芯的纤维预成形件以及一个或多个二维编织层中，

-将树脂转化成基质，以便获得叶片(10)，所述叶片包括由复合材料制成的叶片芯，所述复合材料具有三维编织的纤维增强(20)；由复合材料制成的表层，所述表层具有围绕叶片芯(20)的翼型本体部分(21)存在的二维编织的纤维增强(30)；以及由金属材料(40)制成的前缘，所述前缘固定在所述表层上，

其特征在于，在将一个或多个二维编织层(230、231)围绕翼型本体部分的预成形件部分(205)缠绕之前，至少在翼型本体部分的预成形件部分的前边缘(2050)的远端(2050a)处放置填充材料(50)。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在将一个或多个二维编织层(230、231)围绕翼型本体部分的预成形件部分(205)缠绕期间，每个二维编织层的端部，在所述翼身部预成形件(205)的旨在形成叶片的抽吸侧面的表面处，以及在对应于从叶片的前缘至后缘所测量的叶片的弦长的50％或更多的位置处接合。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，每个二维编织层(230，231)具有约0.2mm的厚度。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，叶片芯(20)的三维编织的纤维增强包括碳纤维纱线，并且其中，表层(30)的纤维增强包括碳纤维纱线和玻璃纤维纱线。