本發(fā)明涉及飛機葉片或螺旋槳翼型件領域，諸如渦輪螺旋槳發(fā)動機上的葉片或翼型件。

背景技術：

1、渦輪螺旋槳發(fā)動機的葉片或翼型件一般由金屬材料制成。雖然由金屬材料制成的葉片或螺旋槳翼型件具有良好的機械阻力，但它們也具有質量相對較大的缺點。

2、為了獲得較輕的葉片或螺旋槳翼型件，已知生產由復合材料制成的螺旋槳翼型件，即通過由基質致密化的纖維增強體生產結構性部件。

3、文獻us2013/0017093描述了基于具有空氣動力學輪廓的纖維結構生產螺旋槳翼型件，翼梁(spar)的一部分插入其中，該翼梁的一端由用于形成螺旋槳翼型件的根部的膨脹部分延伸。

4、新一代發(fā)動機需要更緊湊的葉片或翼型件根部。這一要求源于能夠使葉片或翼型件繞其豎向軸線樞轉以使其攻角適應飛行評價(變槳距葉片或翼型件)的需求。這一需求(連同葉片或翼型件必須盡可能低地結合在槳盤上的事實)使得可以大大減少根部的體積。

5、為此目的，新一代葉片或翼型件的根部具有軸對稱或大致軸對稱的形狀和減小的尺寸，這與現有技術的根部——諸如文獻us2013/0017093中所述的在葉片或翼型件下部的整個長度上延伸的根部——不同。

6、這種軸對稱或準軸對稱形狀作為復合材料更難制造，特別是當使用三維(3d)編織來形成葉片或翼型件的纖維增強體時更是如此。

7、此外，新一代根部所承受的機械載荷會施加額外的應力。具體而言，除了通常遇到的機械拉伸和彎曲載荷(分別由離心力和物體沖擊引起)外，新一代根部還可以使用金屬殼來結合到旋翼槳盤內，這產生了額外的機械周向壓縮載荷。

技術實現思路

1、因此，期望能夠提供一種用于生產由復合材料制成的具有緊湊的根部并且能夠抵抗不同機械載荷的飛機葉片或螺旋槳翼型件的解決方案。

2、為此目的，本發(fā)明提供了一種制造由復合材料制成的渦輪螺旋槳發(fā)動機葉片或螺旋槳翼型件的方法，該葉片或螺旋槳翼型件包括由基質致密化的纖維增強體，該方法包括：

3、-通過三維編織生產制成為單件的纖維坯料，該纖維坯料具有沿著分別對應于待制造的葉片或螺旋槳翼型件的翼展方向和翼弦方向的縱向方向和橫向方向延伸的扁平形狀，所述纖維坯料包括根部部分和從該根部部分沿著縱向方向以及在前緣部分與后緣部分之間沿著橫向方向延伸的空氣動力學輪廓部分；

4、-對纖維坯料進行成形以獲得作為單件的纖維預成型件，該纖維預成型件具有所述空氣動力學輪廓部分形成的空氣動力學輪廓預成型件和所述根部部分形成的根部預成型件；以及

5、-通過基質使預成型件致密化以獲得由復合材料制成的葉片或螺旋槳翼型件，該葉片或螺旋槳翼型件具有由纖維預成型件構成并通過基質致密化的纖維增強體，并形成為具有一體化的根部的單件；

6、特點是，纖維坯料的根部部分包括在整個根部部分上沿著平行于纖維坯料的表面的平面延伸的非互連結構，所述非互連結構將根部部分成兩個編織部分，并且，纖維坯料的成形包括將每個編織部分纏繞在插入件上以便形成根部預成型件。

7、因此，本發(fā)明的方法使得可以生產具有復合材料根部的螺旋槳翼型件或葉片，其既緊湊又完全適合抵抗前面描述的不同機械載荷。具體而言，根部的纖維增強部分是使用3d編織制成的，并且具有在中心處連接到空氣動力學輪廓的纖維增強部分的纏繞形狀。因此，可以獲得比一般在空氣動力學輪廓的下部部分的整個寬度上延伸的現有技術的根部更為緊湊的復合材料根部。在這種復合材料根部中，有紗線(例如經紗)沿翼型件或葉片的翼展方向取向，當與3d編織結合時，這賦予了該翼型件或葉片良好的機械抗拉和抗彎性能。此外，在復合材料根部，有紗線(例如緯紗)沿翼型件或葉片的翼弦方向取向，這賦予了該翼型件或葉片在周向壓縮下的良好機械阻力。

8、此外，編織部分圍繞插入件的纏繞使得可以獲得具有軸對稱或準軸對稱形狀的根部，該根部可與螺旋槳旋轉或變槳系統(tǒng)兼容結合。

9、通過這樣生產一種其中根部部分與空氣動力學輪廓部分一體形成(即編織成單件)的纖維增強體，確保了整個部件、特別是根部與空氣動力學輪廓之間的連接處具有非常好的機械耐受性。

10、根據本發(fā)明的方法的一個方面，每個編織部分包括從空氣動力學輪廓部分沿著縱向方向延伸的第一部分和從該第一部分沿著縱向方向延伸的第二部分，第二部分沿著橫向方向的寬度大于第一部分的寬度。每個編織部分的第二部分沿著橫向方向的寬度等于插入件的供每個編織部分的所述第二部分纏繞的部分的周長的至少一半。

11、根據本發(fā)明的方法的另一個方面，插入件由選自以下纖維材料之一的纖維材料構成：三維編織體、單向層壓體和纖維墊；或者由金屬材料構成。

12、本發(fā)明還涉及一種由復合材料制成的渦輪螺旋槳發(fā)動機葉片或螺旋槳翼型件，其包括由基質致密化的纖維增強體，葉片或螺旋槳翼型件沿著縱向方向包括根部和空氣動力學輪廓，纖維增強體包括呈三維編織體的纖維預成型件，該纖維預成型件具有位于根部中的根部預成型件部分和位于空氣動力學輪廓中的空氣動力學輪廓部分，該根部預成型件部分和空氣動力學輪廓預成型件部分通過三維編織彼此連接，特點是，根部預成型件部分包括繞著插入件纏繞的兩個編織表層。

13、根據本發(fā)明的葉片或螺旋槳翼型件的一方面，每個表層包括從空氣動力學輪廓預成型件部分沿著縱向方向延伸的第一部分和從該第一部分沿著縱向方向延伸的第二部分，每個表層的第二部分纏繞在插入件的供每個編織部分的所述第二部分纏繞的部分的周長的至少一半上。

14、根據本發(fā)明的葉片或螺旋槳翼型件的另一個方面，插入件由選自以下纖維材料的纖維材料構成：三維編織體、單向層壓體和纖維墊；或由金屬材料構成。

15、本發(fā)明還包括一種包括多個根據本發(fā)明的葉片或螺旋槳翼型件的航空發(fā)動機、以及一種包括至少一個這樣的發(fā)動機的飛機。

技術特征：

1.一種用于制造由復合材料制成的渦輪螺旋槳發(fā)動機葉片或螺旋槳翼型件(10)的方法，該葉片或螺旋槳翼型件包括由基質致密化的纖維增強體，所述方法包括：

2.如權利要求1所述的方法，其中，每個編織部分(113，114)包括從所述空氣動力學輪廓部分(111)沿著所述縱向方向(dl)延伸的第一部分(113a，114a)和從所述第一部分(113a，113b)沿著所述縱向方向延伸的第二部分(113b，114b)，所述第二部分(113b，114b)沿著所述橫向方向(dt)的寬度(i113b，i114b)大于所述第一部分(113a，114a)的寬度(i113a，i114a)。

3.如權利要求2所述的方法，其中，每個編織部分(113，114)的所述第二部分(113b，114b)沿著所述橫向方向(dt)的寬度(l113b，l114b)等于所述插入件(130)的供每個編織部分的所述第二部分纏繞的部分的周長的至少一半。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，所述插入件(130)由選自以下纖維材料之一的纖維材料構成：三維編織體、單向層壓體和纖維墊；或由金屬材料構成。

5.一種由復合材料制成的渦輪螺旋槳發(fā)動機葉片或螺旋槳翼型件(10)，所述葉片或螺旋槳翼型件包括由基質致密化的纖維增強體，所述葉片或螺旋槳翼型件沿著縱向方向(dl)包括根部(12)和空氣動力學輪廓(11)，所述纖維增強體包括呈三維編織體的纖維預成型件(200)，所述纖維預成型件(200)具有位于所述根部(12)中的根部預成型件部分(212)和位于所述空氣動力學輪廓(11)中的空氣動力學輪廓部分(211)，所述根部預成型件部分(212)和所述空氣動力學輪廓預成型件部分(211)通過進行三維編織而彼此連接，其特征在于，所述根部預成型件部分(212)包括非互連結構，所述非互連結構將所述根部預成型件部分分成繞插入件(130)纏繞的兩個編織表層(2121，2122)。

6.如權利要求5所述的葉片或螺旋槳翼型件，其中，每個表層(2121，2122)包括從所述空氣動力學輪廓預成型件部分(211)沿著縱向方向(dl)延伸的第一部分(2121a，2122a)和從所述第一部分(2120a，2122b)沿著所述縱向方向延伸的第二部分(2121b，2122b)，每個表層的第二部分繞所述插入件的供各編織部分的所述第二部分纏繞的部分的周長的至少一半纏繞。

7.如權利要求5或6所述的葉片或螺旋槳翼型件，其中，所述插入件(130)由選自以下纖維材料的纖維材料構成：三維編織體、單向層壓體和纖維墊；或由金屬材料構成。

8.一種航空發(fā)動機，包括多個如權利要求5至7中任一項所述的葉片或螺旋槳翼型件(10)。

9.一種飛機，包括至少一個如權利要求8所述的發(fā)動機。

技術總結
本發(fā)明涉及一種用于渦輪螺旋槳發(fā)動機的螺旋槳葉片或翼型件(10)，其由復合材料制成并包括基質致密化的纖維增強體，該螺旋槳葉片或翼型件沿縱向方向(D<subgt;L</subgt;)包括根部(12)和空氣動力學輪廓(11)。該纖維增強體包括呈三維編織體的纖維預成型件(200)，其具有位于根部(12)中的根部預成型件部分(121)和位于空氣動力學輪廓(11)中的空氣動力學輪廓部分(211)，根部預成型件部分(212)和空氣動力學輪廓預成型件部分(211)通過三維編織彼此連結。根部預成型件部分(212)包括繞插入件(130)纏繞的兩個編織表層(2121，2122)。

技術研發(fā)人員：皮埃爾·吉恩·法夫雷·達西爾,克萊蒙特·皮埃爾·普斯泰克,弗朗索瓦·查理,馬特奧·密涅維諾
受保護的技術使用者：賽峰集團
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19