[发明专利]圆筒结构体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空宇宙领域的推进装置，尤其涉及喷气引擎的风扇罩、火箭引擎的马达罩这样的包含纤维强化塑料的圆筒结构体及其制造方法。

背景技术

关于航空器的喷气引擎，作为一个例子，外部气体被风扇吸入，被压缩机压缩，在燃烧器内用于燃料的燃烧。所产生的能量的一部分通过涡轮抽出后，燃烧气体从引擎后部的喷嘴向后方排出。喷气引擎的整体通常被称作引擎机舱（nacelle）的进行了空气力学上的设计的壳体包围并支撑。引擎机舱整体非常大，而且所要求的强度等特性根据引擎机舱的部位而不同，因此，引擎机舱典型性地是分割成风扇罩、核心整流罩（core cowl）等多个整流罩部件来制造。各整流罩部件根据所要求的特性以及空气力学上的形状被设计为最佳。

例如对于风扇罩而言，由于不需要耐热性，因此没有必要一定适用金属。于是，出于轻量化的目的，正在研究适用纤维强化塑料取代金属来作为风扇罩的原料。相关技术在美国专利申请公开2009/0098337号中公开。根据该技术，通过将由强化纤维构成的织物卷绕在圆筒形的工具上来形成前驱体，由该前驱体来制造圆筒形的纤维强化塑料体。

另一方面，对于风扇罩，重要的特性是冲击吸收能。例如当内部的部件发生破损并以高速撞击风扇罩时，如果该部件保持高速脱离至外部，则很有可能将其它的结构部件也破坏。也就是，对于风扇罩，阻止该部件飞出至外部或者将其运动能量充分吸收是有必要的。

发明内容

根据本发明人的研究，不仅仅是纤维强化塑料的厚度，强化纤维的取向也对冲击吸收能产生强烈影响。为了使包含强化纤维的前驱体高效形成为充足的厚度，上述的相关技术这样的将织物卷绕在工具上的方法是适宜的。而且，考虑到冲击吸收能，优选织物中所含的强化纤维中的相当的部分在圆周方向上取向。但是，如果考虑到风扇罩所要求的空气力学上的形状，则会产生问题。其原因是：由于强化纤维基本不伸缩，因此在圆周方向上取向的情况下，不能将织物无褶皱地卷绕在笔直的圆筒形以外的工具上。如果使风扇罩所要求的空气力学上的形状优先，则必须排除圆周方向的强化纤维，由此必须接受冲击吸收能等特性的恶化。本发明是鉴于该问题点而做出的发明。

根据本发明的第一方案，制造具有轴向的圆筒结构体的方法包括：使包含在相对与所述轴向正交的圆周方向交叉的第一方向取向的第一强化纤维的织物沿所述圆周方向卷绕在心轴的周围；使包含在其长度方向取向的第二强化纤维的粗纱以螺旋形卷绕在所述心轴的周围；通过树脂使所述织物和所述粗纱结合。

根据本发明的第二方案，具有轴向的圆筒结构体具备第一层、第二层以及将所述第一层和所述第二层结合的树脂，其中的第一层具备包含在相对与所述轴向正交的圆周方向交叉的第一方向取向的第一强化纤维的织物，第二层具备包含在其长度方向取向的第二强化纤维并且成为螺旋形的粗纱。

附图说明

图1是本发明一实施方式的制造方法中利用的装置的概要立体图。

图2是所述装置的另一立体图，表示所述制造方法的某个阶段。

图3是表示无卷曲织物的一个例子的示意性俯视图。

图4是表示卷绕粗纱的工序的俯视图。

图5是所述装置的又一其它立体图。

图6是所述装置中包含的卷绕装置的侧视图，表示心轴的剖面。

图7是包括通过所述制造方法制造的风扇罩的喷气引擎的示意性立面图。

图8是所述制造方法制造的制造物的沿轴向剖面的例子。

具体实施方式

以下，针对本发明的实施方式，参照附图进行说明。

为了便于说明，在附图中显示为L、R的方向分别表述为左向、右向，显示为FR、FF的方向分别表述为后向、前向，但是，这些表述对于本发明是非限定性的。

本实施方式的制造方法能够适用于作为一个例子在图7中示出的航空器的喷气引擎的风扇罩的制造。引擎3大体具备引擎主体和包围着引擎主体进行支撑的引擎机舱，引擎主体具备风扇5。引擎机舱包括多个整流罩部件，各个整流罩部件在轴的周围实质上对称。整流罩部件中，包围风扇5的部件是风扇罩1。风扇罩1大体为近似于圆筒形状的形状，是根据空气力学上的观点设计的非笔直的圆筒形状。在图7的例子中，风扇罩1在接近风扇5的部位1a是平缓的锥形形状，在其它部位是基本笔直的圆筒形状，在轴向两端具有凸缘部。当然，本实施方式对于其它形状也能够适用。如上所述，不能将无伸缩性的织物无褶皱地成形为部位1a的锥形形状。