整体式桨叶预制件和用于涡轮机中间壳体的模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本说明书涉及用于涡轮发动机的中间壳体、由复合材料制成的叶片模块的纤维预制件，并且本发明还涉及由此获得的整体式叶片模块、中间壳体和涡轮发动机。
[0002]这种预制件可以用于制造整体式叶片模块，每个整体式叶片模块将多个叶片与横向叶片部分诸如凸缘或空气动力平台合并在一起。这种模块呈现显著刚度并且适合于例如并入于飞机涡轮喷气发动机的中间壳体中。
【背景技术】
[0003]常规涵道涡轮喷气发动机具有风扇，风扇递送空气流，空气流分流成主要流和次要或涵道流，主要流导向至涡轮发动机的压缩机、燃烧室和然后涡轮，次要或涵道流递送推力的主要部分。
[0004]次要流在次要通路中流动，次要通路设置于喷射机的外壳体与容纳涡轮发动机的热部分的内壳体之间。这两个壳体连接在一起并且由中间壳体保持就位，中间壳体由内桨毂、外护罩和多个结构臂构成，多个结构臂在径向延伸并且将内桨毂连接到外护罩。除了其支承涡轮发动机总体上的动态行为造成的负荷的结构功能之外，结构臂中的某些是中空的，从而允许传递服务，诸如流体管道、电缆或实际上用于传输机械动力的构件。
[0005]此外，这种涡轮发动机包括由多个固定叶片组成的引导喷嘴，固定叶片通常被称作出口引导叶片(OGV)用于理顺来自风扇的次要流。
[0006]为了减轻涡轮喷气发动机的重量以及构成它们的零件数量，关于中间壳体提出了建议，中间壳体合并了喷嘴功能，其中，结构臂中的某些被引导叶片替换。然而，这种叶片因此能不仅提供其空气动力功能，而且也提供它们通常未被设计的结构功能。
[0007]为了加强这种叶片的机械强度，提出了建议，特别地在法国专利申请FR 2956876中，以设计呈盒形式的模块，由在切向螺栓连接到内平台和外平台的两个叶片组成。然而，尽管由该方案提供的进步已经较为显著，这种模块的总刚度受到螺栓的切向接合部限制。此外，这种方案仍涉及较大量零件，特别是紧固件，将需要减少该数量以便实现在重量和维护时间方面的进一步节省。
[0008]因此，存在对于避免了上文提到的现有技术系统固有缺陷的纤维预制件、叶片模块、中间壳体和涡轮发动机的实际需要。
【发明内容】
[0009]本发明提供一种用于涡轮发动机的中间壳体的叶片模块的纤维预制件，通过三维(3D)编织而获得该预制件。该预制件包括:第一纵向区段，其呈现第一相对端和第二相对端并且适合于形成第一叶片；第二纵向区段，其呈现相对的第一端和第二端并且适合于形成第二叶片；以及第一横向区段，其将第一纵向区段和第二纵向区段经由该第一纵向区段和第二纵向区段的第一端连接在一起，并且适合于形成第一横向叶片部分，诸如凸缘或平台ο
[0010]在本说明书中，术语“纵向”、“横向”、“底部”、“顶部”和其派生词相对于构成模块的叶片的主要方向限定；术语“轴向”、“径向”、“切向”、“内”、“外”和其派生词相对于中间壳体和涡轮发动机的主要轴线限定。
[0011]术语“横向叶片部分”在本文中用来表示相对于叶片基本上在横向延伸的模块的一部分:其可以特别地包括:紧固件凸缘，其用于承靠在中间壳体的内桨毂上以便能使用孔或紧固片来紧固该模块；其也可以构成空气动力平台，能使第二通路设有平滑并且不干扰次要流动的壁。可以设想到其它横向叶片部分。
[0012]使用这种预制件，能设计由至少两个叶片构成的一体模块，各叶片在其端部连接在一起；这种一体配置允许机械负荷更有效地分布于成对叶片上。这导致模块的总刚度增加，因此能使用不太重的零件，从而在运行中实现了显著节省。与金属或陶瓷制成的类似零件相比，使用复合材料也实现了显著的重量节省。
[0013]此外，利用这种一体式设计，能显著减少需要设计和组装在一起的零件数量，特别地，存在紧固件和因此与之相关联的重量和成本的显著节省。
[0014]自然地，也使得这种一体式模块的维护更容易，因为拆卸所需的操作更少；特别地，能在机翼下直接行动，因为紧固件更少并且更易于接触到。
[0015]在某些实施例中，预制件还包括第二横向区段，其从第一纵向区段的第二端在横向延伸并且适合于形成第二横向叶片部分；以及，第三横向区段，其从第二纵向区段的第二端在横向延伸并且适合于形成第三横向叶片部分。因此增加了合并的零件数量，从而进一步减小了所需紧固件的数量:改进了总刚度，使组装和拆卸更容易，并且也减少了重量和不同类型零件的数量。
[0016]在某些实施例中，第二横向区段远离第二纵向区段延伸，并且第三横向区段远离第一纵向区段延伸。这产生了具有Ω形状的预制件。
[0017]在某些实施例中，第二横向区段朝向第二纵向区段延伸，并且第三横向区段远离第一纵向区段延伸。这产生了盒结构。
[0018]在某些实施例中，第二横向区段朝向第二纵向区段延伸，并且第三横向区段朝向第一纵向区段延伸。这产生了不同的盒结构，其中第二横向区段和第三横向区段朝向彼此延伸。
[0019]在某些实施例中，第二横向区段与第三横向区段至少部分地重叠。因此这种重叠有益于更大的刚度和厚度，并且因此给予更多的钻孔选项。
[0020]在其它实施例中，第二横向区段和第三横向区段装配成一个延伸另一个。这种实施例给出减小大小和重量的优先级。
[0021]在某些实施例中，在重叠区中，重叠区段粘合地结合在一起。它们同样也可以缝合在一起。
[0022]在某些实施例中，预制件包括第一片材和第二片材，第一片材和第二片材编织在一起并且其包括互联区和非互联区，互联区形成额外横向区段，该额外横向区段适合于形成横向叶片部分，在非互联区中，第一片材形成第一横向区段和第一纵向区段，并且其中第二片材形成第二纵向区段。这种非互联使得能获得分支构造。
[0023]在某些实施例中，预制件具有适合于形成至少三个叶片的至少三个纵向区段。自然地，相同的技术可以扩展到η元组叶片。
[0024]在某些实施例中，横向区段包括比纵向区段更大量的纱线层并且因此它们更厚。以此方式，叶片可以是精细的以有效地起到其空气动力学作用，而横向叶片部分可以更厚以能更牢固地紧固模块。
[0025]在某些实施例中，横向区段编织有额外长度以形成紧固片。额外长度可以是侧向并且在径向折叠以能将横向平面部分在轴向紧固到中间壳体。它们可以同样是端部长度并且在径向折叠以能允许将横向叶片部分在切向紧固到中间壳体。
[0026]在某些实施例中，纵向区段编织有额外长度以形成紧固片。额外长度然后在纵向延伸纵向区段以能将叶片在切向紧固到中间壳体。
[0027]在某些实施例中，用于编织预制件的纱线包括碳纤维。然而，它们可以是任何其它类型的纱线，例如包括玻璃纤维或凯夫拉尔纤维的纱线。
[0028]在某些实施例中，用于预制件的三维编织的编织可以是三维联锁型织法。然而，通路的外侧表面的编织可以基本上是二维的，例如，以缎型编织来编织。
[0029]本说明书还涉及用于制造涡轮发动机的中间壳体的模块，所述模块具有两个纵向叶片和一横向叶片部分，诸如凸缘或平台，其使两个叶片在两个叶片的端部之一处互连，所述模块是一体件。
[0030]利用包含至少两个叶片和一横向叶片部分的这种一体构造，全部获得上文所描述的关于机械强度、重量、成本、易于拆卸和易于制备的优点。
[0031]在某些实施例中，模块由来自根据上文所描述的实施例中任何实施例的纤维预制件的复合材料制成，所述预制件被成形并且嵌入于基质中。
[0032]在某些