專利名稱：一種發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)包容環(huán)的織造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)包容環(huán)的織造方法，屬于發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
發(fā)動機(jī)是飛機(jī)的重要部件，堪稱飛機(jī)的心臟，它為飛機(jī)提供飛行動力，它的運行狀態(tài)直接決定飛機(jī)的安全性能。由于飛機(jī)的壓氣機(jī)或風(fēng)扇的第一級工作葉片在發(fā)動機(jī)進(jìn)口處，易受到外來物打傷而折斷；另一方面這一級葉片最長，重量也最大，尤其是現(xiàn)在用于干線科技的高喊道比渦扇發(fā)動機(jī)，第一級風(fēng)扇葉片的長度有近lm深圳大于lm，如果從根部折斷，斷片甩出的離心力高達(dá)50-60t以上，若它擊穿機(jī)匣，對飛機(jī)的危害可想而知。而且飛機(jī)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速很高，可達(dá)50000-60000轉(zhuǎn)/分。飛機(jī)發(fā)動機(jī)在高速運轉(zhuǎn)過程中，發(fā)動機(jī)葉片可能會由于長時間的使用磨損產(chǎn)生裂痕，當(dāng)葉片從葉根斷裂被甩出、撞到發(fā)動機(jī)外殼上時，在徑向沖擊的壓縮負(fù)荷作用下容易碎斷，變成幾塊碎片。此時斷葉碎片在離心力作用下，以巨大的能量甩出。此時若發(fā)動機(jī)機(jī)匣不能包容斷葉碎片，斷葉碎片可能擊中飛機(jī)上的油管、油箱、飛機(jī)結(jié)構(gòu)件。此外，未被包容的斷葉可能會擊中航線上的其他飛機(jī)，或地面的行人和建筑，造成災(zāi)難性的后果。為防止此類情況的發(fā)生，需在發(fā)動機(jī)外殼靠近發(fā)動機(jī)葉片一段加配一防護(hù)裝置-發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)包容環(huán)，以防止諸如上述的嚴(yán)重后果。
20世紀(jì)80年代中期與后期研制的用于一些大型發(fā)動機(jī)上的包容環(huán)是以鋁合金作為基體，表面銑有柵格狀槽，鋁環(huán)外部纏繞由Kevlar復(fù)合材料編織的條帶幾十上百層，其上還有一層環(huán)氧樹脂。國外GEAE公司開發(fā)的芳綸纖維纏繞的風(fēng)扇機(jī)匣包容環(huán)技術(shù)已經(jīng)逐步成熟，現(xiàn)在已經(jīng)成功地應(yīng)用于CF6—80C2、 GE90、 CFM56等發(fā)動機(jī)上。與不銹鋼風(fēng)扇機(jī)匣包容環(huán)相比，其質(zhì)量減輕了 35% 50%。CF6-80C2和GE90發(fā)動機(jī)采用相似的鋁合金與Kevlar復(fù)合材料復(fù)合加工的風(fēng)扇機(jī)匣包容環(huán)。但纏繞法制作的風(fēng)扇機(jī)匣包容環(huán)具有以下缺點包容環(huán)的抗沖擊性能較低，而且纏繞法制作的包容環(huán)需要涂樹脂以固化成復(fù)合材料，這使得包容環(huán)的較重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種輕質(zhì)且具有較高抗沖擊性能的發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)包容環(huán)及其織造方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)包容環(huán)的織造方法，其特征在于，具體步驟為采用三維織機(jī)織造三維正交織物作為包容環(huán)的主體部分，采用雙邊引緯方法在所述三維正交織物上織造孔洞，將三維正交織物人工鎖邊織造包容環(huán)的邊緣部分，釆用階梯狀搭接方法將包容環(huán)縫合。
所述雙邊引緯方法為在孔洞所在位置處將經(jīng)紗分開，分別引緯并鎖邊形成孔洞。
所述階梯狀搭接方法為在織造開始端，剪掉上面兩根緯紗，采用3條經(jīng)紗和4條諱紗織造一段含有兩層經(jīng)紗浮線的織物；在織造結(jié)束端，剪掉下面的三根緯紗，采用2條經(jīng)紗和3條緯紗織造一段含有三層經(jīng)紗浮線的織物；所述含有兩層經(jīng)紗浮線的織物和三層經(jīng)紗浮線的織物的長度相等。
用于織造三維正交織物的纖維為芳綸或聚對苯撐苯并二噁唑纖維。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1. 開創(chuàng)性地將三維正交結(jié)構(gòu)應(yīng)用到包容環(huán)的制作。本發(fā)明為國內(nèi)外首次將三維正交結(jié)構(gòu)應(yīng)用到飛機(jī)發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)包容環(huán)的制作上。本發(fā)明制作工藝簡便易行，可靠性極高。三維正交結(jié)構(gòu)具有經(jīng)向和緯向的紗束在平面內(nèi)呈交織或排列，以提供復(fù)合材料的面內(nèi)性能，而貫穿于結(jié)構(gòu)厚度方向上的捆綁紗束則提供了材料的穩(wěn)定性。由于厚度方向上增強(qiáng)纖維的存在，增加了材料的層間剪切強(qiáng)度,減少了分層現(xiàn)象，并提高了其抗沖擊性能，以及彎曲疲勞性能，三維機(jī)織物有較強(qiáng)的仿形能力。
2. —次成型、連續(xù)織造的生產(chǎn)方式織造部件接口預(yù)留空隙采用雙邊引緯、雙鎖邊的方法織造。以此實現(xiàn)了織物孔洞一次成型、經(jīng)紗連續(xù)不斷開，避免了纏繞法復(fù)合材料載荷不勻等缺陷，極大地提高了包容環(huán)的強(qiáng)度和抗沖擊性。
3. 最優(yōu)化的縫合技術(shù)由于不同的縫合方式將導(dǎo)致不同的力學(xué)性能，我們選擇了一種最優(yōu)包容環(huán)的縫合線軌跡對所織織物進(jìn)行縫合。
4. 采用該包容環(huán)技術(shù)制作的產(chǎn)品拆卸方便，結(jié)構(gòu)整體性好。


圖1為三維正交織物結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為包容環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實施例1
選擇芳綸作為三維正交織物的纖維，根據(jù)包容環(huán)測量尺寸在三維織機(jī)上織造出三維正
交織物，如圖1所示，為三維正交織物結(jié)構(gòu)示意圖，所述的三維正交織物包括經(jīng)紗3和緯紗2，所述經(jīng)紗3和緯紗2通過捆綁紗1連接。在織造的過程中根據(jù)發(fā)動機(jī)外殼上的部件接口的大小及間距確定所要織造的織物上孔洞的大小及間距。
如圖2所示，為包容環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖，所述包容環(huán)由第一織物段4、第二織物段5、第三織物段6、第四織物段7、第五織物段8和第六織物段9組成。寬度為6.5cm，第一織物段4長度為7cm，第二織物段5長度為8cm、第三織物段6長度為25. 53cm、第四織物段7長度為14. 33cm、第五織物段8長度為9. 4cm和第六織物段9長度為7cm。在第三織物段6上設(shè)有第一孔洞IO，長度為4.23cm，寬為5cm，在第四織物段7上設(shè)有第二孔洞11，長度為4. 23cm，寬為5cm，第五織物段8上設(shè)有第三孔洞12，長度為1. 4cm，寬為5cm。
在織造開始處，剪掉上面兩根緯紗，采用3經(jīng)4緯方式織造一段7cra長的含有兩層經(jīng)紗浮線的第一織物段4;織造一段8cm長的連續(xù)織物后，開始織造第三織物段6和第一孔洞10，按照孔洞位置將經(jīng)紗分開，采用兩組引諱裝置雙邊引諱并鎖邊形成5mm寬的縫隙，按照此方法織造4.23cm長的第一孔洞10，然后采用單向引緯繼續(xù)織造，以此方法繼續(xù)第四織物段7和第二孔洞11以及第五織物段8和第三孔洞12;在織造結(jié)束處，剪掉下面的三根緯紗，采用2經(jīng)3緯織造一段7cm長的含有三層經(jīng)紗浮線的第六織物段9。
織造完成后，將織物首尾的兩端7cm階梯狀織物第一織物段4和第六織物段9搭接縫合，縫合紗線為織物首尾兩端邊緣的兩簇經(jīng)紗，縫合線沿織物寬度方向交叉縫合，縫合結(jié)束后，將所剩紗線打結(jié)。
實施例2
類似于實施例1，區(qū)別在于選擇聚對苯撐苯并二噁唑(PB0)纖維作為三維正交織物的纖維。
如下表所示，本發(fā)明的包容環(huán)的沖擊性能相對現(xiàn)有技術(shù)有了較大改進(jìn):
包容環(huán)類型沖擊韌性 (J/cm2)
傳統(tǒng)包容 環(huán)金屬基包容環(huán)熱軋不銹鋼機(jī)匣15.4
鋁合金機(jī)匣13.2
新型包容 環(huán)實施例1中包容環(huán)19. 9
實施例2中包容環(huán)20. 3
權(quán)利要求
1、一種發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)包容環(huán)的織造方法，其特征在于，具體步驟為采用三維織機(jī)織造三維正交織物作為包容環(huán)的主體部分，采用雙邊引緯方法在所述三維正交織物上織造孔洞，將三維正交織物人工鎖邊織造包容環(huán)的邊緣部分，采用階梯狀搭接方法將包容環(huán)縫合。
2、 如權(quán)利要求1所述的織造方法，其特征在于，所述雙邊引諱方法為在孔洞所在位置處將經(jīng)紗分開，分別引緯并鎖邊形成孔洞。
3、 如權(quán)利要求1所述的織造方法，其特征在于，所述階梯狀搭接方法為在織造開始端，剪掉上面兩根緯紗，采用3條經(jīng)紗和4條緯紗織造一段含有兩層經(jīng)紗浮線的織物；在織造結(jié)束端，剪掉下面的三根緯紗，采用2條經(jīng)紗和3條諱紗織造一段含有三層經(jīng)紗浮線的織物；所述含有兩層經(jīng)紗浮線的織物和三層經(jīng)紗浮線的織物的長度相等。
4、 如權(quán)利要求1所述的織造方法，其特征在于，用于織造三維正交織物的纖維為芳綸或聚對苯撐苯并二噁唑纖維。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)包容環(huán)的織造方法，其特征在于，具體步驟為采用三維織機(jī)織造三維正交織物作為包容環(huán)的主體部分，采用雙邊引緯方法在所述三維正交織物上織造孔洞，將三維正交織物人工鎖邊織造包容環(huán)的邊緣部分，采用階梯狀搭接方法將包容環(huán)縫合。本發(fā)明采用三維織機(jī)織造出包容環(huán)的三維正交結(jié)構(gòu)，并利用雙邊引緯裝置直接織造出部件接口預(yù)留孔洞，方法簡單實用。采用高性能纖維織造，結(jié)構(gòu)緊密，具有極高的抗沖擊性能，能夠有效防止在發(fā)動機(jī)高速運轉(zhuǎn)情況下，因葉片意外破損產(chǎn)生的高速碎片擊穿發(fā)動機(jī)外殼對飛機(jī)其他部件構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
文檔編號D03D3/00GK101532506SQ20091004941
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者沁 周, 瀾 姚, 坤 張, 張迎晨, 峰 紀(jì), 蔣牧文, 達(dá) 趙, 邱夷平, 余 陳, 高天琪 申請人:東華大學(xué)