用于涡轮机空心叶片的纤维预成形件的制造方法与工艺

本发明涉及一种用于空心涡轮引擎叶片的纤维预成形件、该空心叶片和还有制造该空心叶片的方法。本说明书还涉及涡轮引擎和包括此空心叶片的飞机。在例子中，此预成形件可以用于制造后涡轮定子的空心叶片或涡轮引擎的某一其他模块的空心叶片。

背景技术：
因为燃料的高价，最近以来一直花费了巨大的努力来减少飞机涡轮喷气发动机的燃料消耗。对该消耗具有影响的主要因素是飞机的重量及其装备，该装备中的某一个包括涡轮喷气发动机本身。因此，过去几年以来，新材料一直在飞机涡轮喷气发动机中出现，并能够获得重量的大量降低。这尤其应用于同时提供良好的机械强度和相对于传统所使用的金属材料提供低重量的复合材料：新一代的涡轮喷气发动机因此包括大量的由此复合材料制成的零件。用于减少重量的另一技术寻求简化特定零件的形状或消除多余的某些实施例。尤其是，可以挖空传统中是实心的特定零件。这尤其应用至特定叶片，特别是后涡轮定子的叶片，所述叶片在新一代的涡轮引擎中是中空的。在这种情况下，理论上可以结合由通过使该中空叶片由复合材料制成而降低重量的那两种方法所获得的优点。然而，使用复合材料制造中空零件的方法是昂贵、复杂且不令人满意的。尤其是，已知的方法由以下组成：编织多个二维织物，通过堆叠它们而使它们成形，以及然后通过共烧结来将它们结合。然而，该方法在共同地形成该堆叠的片的同时要求大量的织物片被编织并增加了难度，由于它们分层的结构，这导致零件具有结构弱点。因此，这就存在对以下的真正的需要：用于中空涡轮引擎叶片的纤维预成形件，此中空叶片，以及制造此中空叶片的方法，它们至少某一程度上不具有上述已知方法的内在缺陷。

技术实现要素：
本说明书涉及一种用于中空涡轮引擎叶片的纤维预成型件，该预成形件包括：第一纤维结构，所述第一纤维结构通过三维编织获得并包括至少一个主要适于形成翼面的压力侧壁的主纵向部分；第二纤维结构，所述第二纤维结构通过三维编织获得并包括至少一个主要适于形成翼面的吸力侧壁的主纵向部分；其中第一纤维结构和第二纤维结构中的每个还包括：第一互连区域，所述第一互连区域沿着其主纵向部分的前边缘延伸，该第一区域相互为一体并形成预成形件的第一互连部分；以及第二互连区域，所述第二互连区域沿着其主纵向部分的后边缘延伸，该第二区域相互为一体并形成预成形件的第二互连部分；其中第一纤维结构和第二纤维结构的主纵向部分被分离，以在所述主纵向部分之间留下适合用于形成中空翼面的一间隙。利用该预成形件，由于其中空并且因为使用复合材料，因此可以获得重量尤其轻的中空叶片。此外，由于进行三维编织，因此该中空叶片具有带有非常良好机械性能的单件结构。该零件的各向异性也被减少，从而具有高的机械强度，无论应力所施加的方向如何。尤其是，纤维的该三维网络使其能够抵抗剪力，而不存在任何分层风险，不像例如共烧纤维件的堆叠。利用该预成形件，制造该中空叶片的方法也被简化。该预成形件仅仅需要涉及单一编织步骤，所述单一编织步骤使用如目前在本领域众做周知的三维织布机，从而减少了总体成本和需要用于制造该中空叶片的时间。如果合适，在相同的单一编织步骤中，也可以将其环境的其他元件合并至例如平台或紧固件法兰的预成形件中，所述平台或紧固件法兰然后与中空叶片一体地一起形成。优选地，第一互连区域全都沿着它们的各自的主纵向部分的前边缘延伸，第二互连区域全都沿着它们各自的主纵向部分的后边缘延伸。在本说明书中，术语“纵向的”、“横向的”、“底部”、“顶部”和它们的派生词相对于叶片的主方向而定义。而且，当应用至预成形件时，一旦预成形件成形，它们就相对于该预成形件来定义。术语“轴向的”、“径向的”、“切向的”、“内部的”、“外部的”及其它们的派生词相对于涡轮引擎的主轴线来定义。最后，术语“上游”和“下游”在整个涡轮引擎中相对于气流来定义。在特定实施例中，第一纤维结构和第二纤维结构的第一互连区域以互连的方共同地被编织，和/或第一纤维结构和第二纤维结构的第二互连区域以互连的方式共同地被编织；第一纤维结构和第二纤维结构的主纵向部分以非互连的方式共同地被编织。以该方式，得利于粘合的纤维的三维格子的预成形件和因此所获得的中空叶片包括在互连区域中：这用来提高互连区域的机械强度和因此所获得的叶片的前边缘和后边缘的机械强度。在特定实施例中，在第一纤维结构和第二纤维结构的第一互连区域中和/或在第一纤维结构和第二纤维结构的第二互连区域中使用交错的层。这进一步改进了第一纤维结构和第二纤维结构的粘合。在其他实施例中，第一纤维结构和第二纤维结构的第一互连区域以非互连的方式被编织并且它们被缝在一起，和/或第一纤维结构和第二纤维结构的第二互连区域以非互连的方式被编织并且它们被缝在一起。在其他实施例中，第一纤维结构和第二纤维结构的第一互连区域以非互连的方式被编织并且它们被粘附地粘合在一起，和/或第一纤维结构和第二纤维结构的第二互连区域以非互连的方式被编织并且它们被粘附地粘合在一起。在特定实施例中，纤维结构的至少一个还包括至少一个径向部分，该径向部分从其主纵向部分的底部边缘或顶部边缘延伸，并适于形成一平台或一紧固件法兰。如上所述，这使得可在单一步骤中制造与中空叶片一体的平台或紧固件法兰。因此提高了尤其在叶片与法兰的平台之间的界面处的整体机械强度。此外，这使得可减少所需要的零件，尤其是紧固件零件的数量，从而减少整体重量和成本。在特定实施例中，所述径向部分均沿着所述主纵向部分的所述底部边缘或顶部边缘延伸。在特定实施例中，至少所述纤维结构还包括至少一个次纵向部分，该次纵向部分从所述径向部分的边缘延伸并适于形成紧固件法兰在特定实施例中，纤维结构的至少一个包括重叠部分，当纤维结构摊开时，该重叠部分位于所述纤维结构的第一互连区域的至少一部分的前方或在所述纤维结构的第二互连区域的至少一部分的后方，在正在讨论中的所述重叠部分与互连区域之间留下一间隙。当纤维结构在编织的末端被获得时，该间隙可以从该纤维结构切割。这使得可制造平台部分或法兰部分，该平台部分或法兰部分越过中空叶片的弦平面而突出。因此还可以制造重叠区域，其中两个纤维结构一旦成形就相互重叠，从而使最终完整的平台或紧固件法兰能够获得更好的粘结和更大的强度。在特定实施例中，第一互连部分和/或第二互连部分在其底部和/或其尖端处，而不是在其中间中具有更小的宽度。在底部或尖端处的更小的宽度用来限制在该零件的该区域中所需要的加工的量；该区域由于在前边缘或后边缘与平台之间的连接而是敏感的。然而，更大的宽度可以在互连区域的中间存在，以获得高强度，因为该区域经受更少的约束。在特定实施例中，使用于编织该预成形件的纱线由氧化物类型的纤维，优选由氧化铝、莫来石、二氧化硅和氧化锆制成的纤维...