[发明专利]由复合材料制造并包括结合的平台的涡轮机叶片的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于涡轮发动机，特别是用于航空涡轮发动机或工业涡轮机的涡轮机或压缩机，且本发明更特别地寻求制造涡轮发动机叶片，所述涡轮发动机叶片具有引入其中的内部和外部平台以用于涡轮机喷嘴或压缩机扩散器。

背景技术

改进涡轮发动机的性能并降低它们的污染排放导致设想的甚至更高的操作温度。

因此，对于在涡轮发动机的热部中的部件，已提出使用陶瓷基体复合(CMC)材料。这种材料具有显著的热结构性质(即，使得它们适用于构成结构部件的机械性质)以及在高温下保持这些性质的能力。此外，CMC材料具有比常规用于涡轮发动机的热部部件的金属材料的密度低得多的密度。

因此，文献WO2010/061140、WO2010/116066和WO2011/080443描述了具有引入其中的内部和外部平台的由CMC材料制得的涡轮发动机转子叶轮叶片。也已提出使用用于制备涡轮机喷嘴的CMC材料，特别是在文献WO2010/146288中。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种制备涡轮发动机叶片的简化方法，所述涡轮发动机叶片由复合材料制得，并包括固定至内部和外部平台的机翼。

该目的通过一种包括如下步骤的方法实现：

·使用多层编织以形成纤维坯料，所述纤维坯料具有对应于待制备的叶片的方向的纵向方向，并在其厚度上包括第一织造部分、第二织造部分和第三织造部分，所述第一织造部分具有通过编织而互连的多个纱层，所述第一织造部分位于所述第三部分与所述第二部分之间，并通过仅在其纵向维度的一部分上编织而与所述第三部分和所述第二部分互连；

·通过如下方式使用所述纤维坯料形成用于待制备的叶片的预成型体：在所述第一部分的任一侧上展开(dépliage)不与所述第一部分互连的第二和第三部分的节段，使所述第一部分成形以形成用于待制备的叶片的机翼的预成型体部分，并使经展开的第二和第三部分的节段成形以形成用于待制备的叶片的内部和外部平台的预成型体部分；以及

·用基体致密化所述叶片预成型体，以获得具有引入的内部和外部平台的复合材料叶片。

在一个实施方案中，所述坯料的第一部分在相邻的纱的两个层之间具有内部非互连区，所述内部非互连区在上述坯料的第一部分的整个纵向维度上延伸，且以如下方式仅在所述坯料的第一部分的纵向端部开放：一旦成形，则形成用于中空机翼的预成型体部分。

在一个特定实施方案中，不与所述第一部分互连的所述坯料的第二和第三部分的节段位于所述坯料的第二和第三部分的纵向端部部分中。

在另一特定实施方案中，所述坯料的第二和第三部分通过在纵向端部部分中与所述坯料的第一部分编织而互连，且不与所述坯料的第一部分互连的所述坯料的第二和第三部分的节段在所述纵向端部部分之间延伸。

根据所述方法的一个特征，用于机翼的预成型体部分具有比用于内部和外部平台的预成型体部分的宽度更小的宽度，且所述坯料的第一部分的过量宽度通过切掉而去除，以使用于机翼的所述预成型体部分成形，并同时沿着所述节段与所述坯料的剩余部分的连接部在坯料的整个宽度上经由所述坯料的第一部分的区域使互连保持在所述坯料的第二和第三部分之间。

根据所述方法的另一特征，为了制备用于涡轮机喷嘴或压缩机扩散器的叶片，形成叶片预成型体，所述叶片预成型体在其外部具有延伸超过用于所述外部平台的预成型体部分的外部延伸部，且在制备叶片预成型体时，使所述外部延伸部成形以形成用于安装部分的预成型体部分，所述安装部分用于安装于涡轮机或压缩机外壳中。

根据所述方法的另一特征，为了制备用于涡轮机喷嘴或压缩机扩散器的叶片，形成叶片预成型体，所述叶片预成型体在其内部具有延伸超过用于内部平台的预成型体部分的外部延伸部，且在制备叶片预成型体时，使所述内部延伸部成形以形成用于附接部分的预成型体部分。

附图说明

通过非限制性的说明给出的如下描述并参考所附附图，可更好地理解本发明，在附图中：

·图1为涡轮发动机叶片的示意性立体图；

·图2为用于制备图1所示类型的叶片的纤维预成型体的织造纤维坯料的示意性平面图；

·图3为图2坯料的侧视图；

·图4为在图2的平面IV-IV上的示意性截面图；

·图5和6为在图2的平面V-V和VI-VI上的截面图中所示的图2坯料中的更大范围的编织平面上的示意图；

·图7至9为显示了由图2至6的纤维坯料制备叶片预成型体的步骤的示意图；