[发明专利]用于由具有混合经纱股线的复合材料制成的壳体的纤维织构

说明书

一种纤维织构(100)具有条带形状，该条带形状沿纵向(X)在近端部分(110)和远端部分(120)之间延伸确定长度(L₁₀₀)，并且沿横向(Y)在第一横向边缘(101)和第二横向边缘(102)之间延伸确定宽度(l₁₀₀)。纤维织构具有沿纵向延伸的多个经纱股线层和沿横向延伸的多个纬纱股线层之间的三维或多层编织，所述纤维织构(100)包括第一纵向部分和第二纵向部分(130、150)，所述第一纵向部分和第二纵向部分沿横向在从所述第一横向边缘或第二横向边缘(101、102)开始延伸一定宽度，所述宽度小于所述纤维织构的确定宽度。第一纵向部分和第二纵向部分(130、150)各自包括由碳纤维构成的经纱股线和纬纱股线。纤维织构还包括存在于第一部分和第二部分(130、150)之间的第三部分(140)，其中存在于第三部分中的经纱股线的至少一部分是由碳纤维长丝和玻璃纤维长丝构成的混合经纱股线。

技术领域

本发明涉及燃气轮机壳体，更具体地但不排他地涉及用于航空发动机的燃气轮风扇壳体。

背景技术

在航空燃气涡轮发动机中，风扇壳体发挥多种功能。它限定了发动机中的空气入口流道，支撑着面向风扇叶片尖端的可磨损材料，支撑着用于发动机入口处声学处理的可能的声波吸收结构，并结合了保持罩。保持罩构成一个碎片收集器，用于保持通过离心作用投射的碎片，例如摄入的物体或损坏的叶片碎片，以防止它们穿过壳体并到达飞行器的其他部分。

以前由金属材料制成的壳体，如风扇壳体，现在是由复合材料制成的，也就是说，由有机基质致密的纤维预制件制成的，这样可以使部件具有比金属材料制成的相同部件更低的总质量，同时具有至少相当的甚至更大的机械阻力。

US 2013/082417号文件中特别描述了由有机基质复合材料制成的风扇壳体的制造。在文献US 2013/082417中公开的壳体中，保持罩由在具有可变厚度的壳体的纤维增强件的处获得的额外厚度部分构成。纤维增强件通过缠绕3D编织纤维织构而获得，其中通过改变经纱股线或经线的尺寸而获得厚度的逐渐增加。

在这种制造技术下，一旦确定了股线的排列和性质，决定壳体保持能力的就是纤维的数量。然而，这第三个因素对壳体的质量和成本有直接影响。

然而，需要一种由复合材料制成的壳体，具有良好的保持能力，同时具有整体质量和可控的制造成本。

发明内容

为此，本发明提出了一种纤维织构，所述纤维织构具有条带形状，该条带形状沿纵向在近端部分和远端部分之间延伸确定长度，并且沿横向在第一横向边缘和第二横向边缘之间延伸确定宽度，所述纤维织构具有沿纵向延伸的多个经纱股线层和沿横向延伸的多个纬纱股线层之间的三维或多层编织，所述纤维织构包括第一纵向部分和第二纵向部分，每个纵向部分沿纵向延伸所述纤维织构的确定长度，并且沿横向在从所述第一横向边缘或第二横向边缘开始延伸一定宽度，所述宽度小于所述纤维织构的确定宽度，所述第一纵向部分和第二纵向部分各自包括由碳纤维构成的经纱股线和纬纱股线，所述纤维织构还包括存在于所述第一部分和第二部分之间的中间部分，其特征在于，所述中间部分中存在的经纱股线的至少一部分是由碳纤维长丝和玻璃纤维长丝构成的混合经纱股线。

一些经纱股线与玻璃纤维长丝的混合可以提高壳体的抗冲击能力，例如，分离的叶片。事实上，玻璃纤维长丝具有比碳纤维长丝高得多的抗剪切和抗拉伸伸长率。因此，根据本发明的纤维织构在旨在形成壳体的保持区域或保持罩的部分中包括混合经纱股线，以便赋予该部分更大的抗剪性。

此外，玻璃纤维的供应成本比碳纤维的供应成本低得多，将玻璃纤维长丝插入经纱股线中可以降低纤维织构的制造成本，从而降低最终壳体的制造成本而不会影响壳体的重要功能，即保持功能。

根据本发明纤维织构的一个特定特征，中间部分包括的混合经纱股线尺寸大于第一纵向部分和第二纵向部分中存在的经纱股线尺寸。

根据本发明纤维织构的另一个特定特征，混合经纱股线包括10％至90％的玻璃纤维长丝。