[发明专利]用于涡轮发动机内壁的具有特性梯度的涂层

说明书

具有特性梯度的涂层，该涂层旨在通过增材制造而固定到安装在涡轮发动机的移动转子叶片的周边处的壳体(46)的内壁上，该涂层包括从涂层的外表面到壳体的该内壁的叠加层，一方面，第一层(54)，该第一层(54)由耐磨材料的细丝的三维支架构成，耐磨材料的细丝的三维支架形成孔径在50微米至250微米之间并且孔隙率大于85％的通道或微通道的有序网络，以及另一方面，第二层(52)，该第二层(52)具有消散冲击涂层的外表面的声波的能量的功能，并且第二层(52)由第一热固性材料的细丝的三维支架构成，所述第一热固性材料的细丝的三维支架形成孔径在50微米至400微米之间并且孔隙率大于60％的通道或微通道的有序网络。

背景技术

本发明涉及通过增材制造来制造由聚合物材料(特别是热固性材料)、金属、金属合金或陶瓷零件制成的零件的一般领域，并且更具体地但不完全地涉及制造具有声学功能性的耐磨涂层，特别是用于风扇壳体的耐磨涂层。

对机场周围的飞行器噪音的控制已经成为公共卫生问题。越来越严格的标准和规章正强加于飞行器制造商和机场管理者。因此，多年来建造安静的飞行器已经成为很强的销售点。目前，由飞行器发动机产生的噪声通过局部声学涂层来衰减，所述局部声学涂层根据亥姆霍兹共振器的原理在一个或两个八度音程上降低发动机的声音强度。这些涂层通常呈复合面板的形式，该复合面板由与覆盖有穿孔蒙皮的蜂窝芯组合并且布置在机舱或上游和下游传播管道处的刚性板组成。然而，在新一代发动机中(例如，在涡轮风扇发动机中)，如在超高旁通比(UHBR)技术中，可用于声学涂层的面积可能显著减小。此外，复合壳体的这些区域可能具有形状缺陷，这些形状缺陷需要在施加涂层之前通过额外的机械加工操作弥补。

因此，重要的是提出新的方法和/或新的材料(特别是多孔材料)，用于消除或显著降低由飞行器发动机产生的噪声水平，特别是在起飞和着陆阶段期间，并且在比目前包括的低频率更宽的频率范围上，同时保持发动机性能。这就是为什么现在正在寻求新的降噪技术来减少这种干扰以及新的声学处理表面，而对发动机的其他功能性(如燃料消耗率)具有最小的影响的原因，这是主要的商业优点。

然而，在飞行器发动机中，风扇噪声是对噪声污染的主要贡献者之一，这些新一代飞行器所寻求的旁通比的增加强化了噪声污染。

此外，现在常见的并且有利的是使用增材制造工艺代替传统的铸造、锻造或大规模机加工来容易地、快速地并且成本效益高地生产复杂的三维零件。航空领域特别适合使用这些方法。一个示例是线束沉积(WBD)工艺。

发明内容

本发明的目的在于提出一种新的涂层，用于显著地降低由飞行器涡轮喷气机产生的噪声，特别是由风扇-OGV组件产生的噪声。本发明的目的之一还弥补由旨在壳体的内壁的复合性质引起的形状缺陷，该涂层施用到壳体的内壁上。

为此目的，提供了一种特性梯度涂层，该涂层具有旨在通过增材制造施加到安装在涡轮发动机转子的移动叶片的周边上的壳体的内壁上，其特征在于，该涂层包括从所述涂层的外表面到所述壳体内壁上的叠加层：

第一层，该第一层由耐磨材料的细丝的三维支架组成，该耐磨材料的细丝的三维支架形成具有在50微米至250微米之间的孔径和大于85％的孔隙率的通道或微通道的有序网络，以及

第二层，该第二层具有消散来自冲击所述涂层的所述外表面的声波的能量的功能，并且第二层由第一热固性材料的细丝的三维支架组成，所述第一热固性材料的细丝的三维支架形成在50微米至400微米之间的孔径和大于60％的孔隙率的通道或微通道的有序网络。

结果是具有规则和有序的孔隙率的多孔微结构，其特性可以在涂层的整个厚度上完全被控制。取决于所使用的层，径向空气动力学损失是有限的，流体滞留被减少，并且声音和弹道吸收被最大化。

优选地，所述第一层的细丝在0°或90°交替定向，而在具有相同定向方向的细丝的叠加中没有任何偏移，并且所述第二层的细丝交替定向，细丝的定向方向偏移或不偏移相同的角偏差，角偏差通常在20°至40°之间。