容纳壳体沟槽填充层和容纳来自可旋转机器的脱扣部件的方法与流程

本发明的领域总体涉及用于容纳来自可旋转机器的潜在脱扣部件的装置和方法，并且更具体地涉及用于燃气涡轮发动机风机组件的构造成消散来自脱扣风机叶片的冲击能量的容纳壳体。

背景技术：

比如为燃气涡轮发动机的至少一些已知的可旋转机器包括安装至轴并且由护罩和壳体包围的旋转部件，护罩和壳体提供结构支承和穿过机器的空气流引导。例如包括风扇叶片、压缩机和涡轮的旋转部件在旋转时相应的部件的尖端非常靠近护罩或壳体地经过。在一些事件期间，例如，鸟吸入燃气涡轮发动机时，叶片可能接触护罩或壳体。此外，在至少一些这样的事件期间，叶片可能从燃气涡轮发动机脱扣，即，“风机叶片脱出”(fbo)，并且作为抛射体对操作人员和旁观者造成威胁。这样的事件一般地还引起对叶片的护罩或壳体以及燃气涡轮发动机的其他部件的破坏。这种破坏还可能使得燃气涡轮发动机以更小的功率操作，需要维修。

为了便于减轻这种破坏以及可能的预防性即时维修必要性，一些护罩或壳体装备有围绕比如为风机叶片的旋转部件中的至少一些的耐磨材料。耐磨材料用于形成风机组件的流动路径的一部分。然而，在叶片脱扣并且接触风机壳体的耐磨材料的事件期间，耐磨材料至少部分地屈服，以消散脱扣叶片的入射能量并且将对燃气涡轮发动机的破坏减至最小。耐磨材料设计成相对易于更换或维修，使得在例如为fbo的事件之后维修壳体的总维护时间最小化。然而，至少一些已知耐磨材料由纸构造，并且因此在包括抗剪硬度的物理特性方面不易于定制。这种已知耐磨材料需要增大的重量和空间，以在受到比如为燃气涡轮发动机的可旋转机器中的脱扣部件的影响时获得用于有效能量消散的增大的抗剪硬度。

技术实现要素：

在一个方面中，提供一种用于风机组件的容纳壳体。风机组件包括具有多个风机叶片的毂盘，多个风机叶片在径向向内叶片根部与径向向外叶片尖端之间径向向外延伸。容纳壳体包括围绕风机组件并且包括第一径向内表面和径向外表面的径向外部壳管。容纳壳体还包括内部结构，内部结构包括沿着第一径向内表面延伸的第二径向内表面。容纳壳体还包括沟槽，沟槽从第二径向内表面沿着第二径向内表面圆周地延伸到内部结构内，沟槽与风机组件大致轴向地对准。容纳壳体还包括定位在沟槽内的沟槽填充层，沟槽填充层构造成消散来自脱扣风机叶片的一定量的冲击能量并且包括多个片材。多个片材中的每个片材包括具有制造在多个片材的每个片材内的多个纤维的纤维复合材料，其中多个片材一起联接成重复式样的中空单元；

其中，所述沟槽完全延伸到所述内部结构内到达所述第一径向内表面；

其中，所述沟槽填充层还包括多个弧形节段，所述多个节段中的每个节段围绕所述沟槽的一部分圆周地延伸预定弧形距离；

其中，所述叶片尖端部分地延伸到所述沟槽内；

其中，所述纤维复合材料包括聚酯胶片和热塑塑料中的至少一者；以及所述重复式样的中空单元包括以下中的至少一者：

重复式样的连锁六边形；以及

重复式样的大致矩形单元；

其中，所述多个纤维相对于所述每个片材沿以下定向中的至少一者布置：

纵向；

横向；

相对于所述多个片材中的所述每个片材内的所述多个纤维中的每个其他纤维具有大致相等的定向角的斜向；以及

相对于所述多个片材中的所述每个片材内的所述多个纤维中的每个其他纤维具有随机分布的定向角的斜向；

其中，所述多个纤维包括具有大致相等的物理特性的纤维，所述物理特性包括以下中的至少一者：

直径；

长度；

结构材料；

定向；以及

密度；

其中，所述多个纤维包括具有不相似物理特性的纤维，所述物理特性包括以下中的至少一者：

直径；

长度；

结构材料；

定向；以及

密度。

在另一个方面中，提供一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括风机组件，风机组件包括具有多个风机叶片的毂盘，多个风机叶片在径向向内叶片根部与径向向外叶片尖端之间径向向外延伸。燃气涡轮发动机还包括容纳壳体。容纳壳体包括围绕风机组件并且包括第一径向内表面和径向外表面的径向外部壳管。容纳壳体还包括内部结构，内部结构包括沿着第一径向内表面延伸的第二径向内表面。容纳壳体还包括沟槽，沟槽从第二径向内表面沿着第二径向内表面圆周地延伸到内部结构内，沟槽与风机组件大致轴向地对准。容纳壳体还包括定位在沟槽内的沟槽填充层，沟槽填充层构造成消散来自脱扣风机叶片的一定量的冲击能量并且包括多个片材。多个片材中的每个片材包括具有制造在多个片材的每个片材内的多个纤维的纤维复合材料，其中多个片材一起联接成重复式样的中空单元；

其中，所述沟槽完全延伸到所述内部结构内到达所述第一径向内表面；

其中，所述沟槽填充层还包括多个弧形节段，所述多个节段中的每个节段围绕所述沟槽的一部分圆周地延伸预定弧形距离；

其中，所述叶片尖端部分地延伸到所述沟槽内；

其中：所述纤维复合材料包括聚酯胶片和热塑塑料中的至少一者；以及

所述重复式样的中空单元包括以下中的至少一者：

重复式样的连锁六边形；以及

重复式样的大致矩形单元；

其中，所述多个纤维相对于所述每个片材沿以下定向中的至少一者布置：

纵向；

横向；

相对于所述多个片材中的所述每个片材内的所述多个纤维中的每个其他纤维具有大致相等的定向角的斜向；以及

相对于所述多个片材中的所述每个片材内的所述多个纤维中的每个其他纤维具有随机分布的定向角的斜向；

其中，所述多个纤维包括具有大致相等的物理特性的纤维，所述物理特性包括以下中的至少一者：

直径；

长度；

结构材料；

定向；以及

密度；

其中，所述多个纤维包括具有不相似物理特性的纤维，所述物理特性包括以下中的至少一者：

直径；

长度；

结构材料；

定向；以及

密度。

在又一个方面中，提供一种容纳来自可旋转机器的转子的潜在脱扣部件的方法。可旋转机器包括围绕潜在脱扣部件圆周地延伸的容纳壳体。容纳壳体包括具有沟槽填充层的沟槽，沟槽填充层沿着容纳壳体的径向向内表面圆周地延伸。该方法包括根据对容纳壳体的冲击确定包含在潜在脱扣部件中的能量的量。该方法还包括确定沟槽填充层的至少一个物理特性以便于在其中消散一定量的能量。该方法还包括经由多个片材形成具有所述至少一个物理特性的沟槽填充层，多个片材中的每个片材包括纤维复合材料，纤维复合材料具有制造在多个片材的每个片材内的多个纤维，其中，多个片材一起联接成重复式样的中空单元。该方法还包括邻近潜在脱扣部件将沟槽填充层定位在沟槽内；

其中，所述确定所述沟槽填充层的至少一个物理特性以便于在其中消散一定量的能量包括确定以下特征中的至少一者：

所述纤维复合材料的结构材料；以及

所述重复式样的中空单元的尺寸和形状；

其中，所述形成具有至少一个物理特性的所述沟槽填充层包括由包括具有大致相同物理特性的纤维的纤维复合材料制造所述沟槽填充层，所述物理特性包括以下特征中的至少一者：

直径；

长度；

结构材料；

定向；以及

密度；

其中，所述形成具有至少一个物理特性的所述沟槽填充层包括：

由包括聚酯胶片和热塑塑料中的至少一者的纤维复合材料制造所述沟槽填充层；以及

将所述重复式样的中空单元形成以下特征中的至少一者：

重复式样的连锁六边形；以及

重复式样的大致矩形单元；

其中，所述形成具有至少一个物理特性的所述沟槽填充层包括由包括具有不相似物理特性的多个纤维的纤维复合材料制造所述沟槽填充层，所述物理特性包括以下特征中的至少一者：

直径；

长度；

结构材料；

定向；以及

密度；

其中，所述形成具有至少一个物理特性的所述沟槽填充层包括相对于所述多个片材中的每个片材沿以下定向中的至少一者定向所述多个纤维：

纵向；

横向；

相对于所述多个片材中的所述每个片材内的所述多个纤维中的每个其他纤维具有大致相等的定向角的斜向；以及

相对于所述多个片材中的所述每个片材内的所述多个纤维中的每个其他纤维具有随机分布的定向角的斜向。

附图说明

当参照附图阅读以下详细说明时将能够更好地理解本发明的这些以及其他特征、方面和优点，其中，相同的符号在全部附图中代表相同的零件，其中：

图1-5示出本文中说明的设备、系统和方法的示例实施例。

图1是燃气涡轮发动机的示例实施例的示意性横截面视图。

图2是可被用于图1所示的燃气涡轮发动机的风机组件的轴向后视图。

图3是可被用于图2所示的风机组件中的容纳壳体的一部分的侧视图。

图4是可被用于图3所示的沟槽填充层中的纤维复合材料的示例实施例的截面图。

图5是可被用于图4所示的纤维复合材料中的规则重复模式片材的截面图。

图6是可被用于图3所示的沟槽填充层中的纤维复合材料的可替代实施例的截面图。

尽管各个实施例的特定特征可能在一些附图中示出而在其他附图中未示出，这仅是为了方便。任何附图的任何特征可以与任何其他附图的任何特征结合进行参考和/或要求保护。

除非另有陈述，否则本文中提供的附图表示本发明的实施例的示例特征。这些特征被认为适用于包括本发明的一个或更多个实施例的各种系统。这样，附图并不意味着包括在此公开的实施例的实施所需的本领域普通技术人员已知的全部常规特征。

具体实施方式

在以下说明书和权利要求书中，将对多个术语做出参照，其应被定义为具有以下含义。

单数形式“一个”、“一种”和“该”包括多个参照物，除非上下文中作出清楚的否定限定。

“可选择的”或“可选择地”指的是随后说明的事件或情况可能出现或可能不出现，以及该说明书包括事件发生的情况以及事件不发生的情况。

如本文中整个说明书和权利要求书中，近似措辞可被用于在不引起与其相关的基本功能的改变的情况下修饰可被容许变化的任何定量表示。因此，由比如为“大约”、“大致”和“基木”的术语修饰的值并非限制于所指定的精确值。在至少一些情况中，近似措辞可以对应于用于测量数值的器械的精度。在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可被组合和/或互换，这些范围被标识并且包括包含其中的全部子范围，除非上下文或措辞相反地表示。

以下详细说明通过举例而非通过限制示出本发明的实施例。预期本发明对于用于利用容纳壳体容纳来自可旋转机器的潜在脱扣部件的系统和方法具有通用性，容纳壳体具有构造成消散来自脱扣部件的冲击能量的沟槽填充层。

本文中说明的容纳壳体沟槽填充层设备和方法的实施例减轻了比如为燃气涡轮发动机的可旋转机器的脱扣部件对操作人员和旁观者的威胁。本文中说明的容纳壳体沟槽填充层设备和方法还减轻了对比如为燃气涡轮发动机的可旋转机器的由其脱扣部件所引起的破坏以及大量维修。此外，本文中说明的容纳壳体沟槽填充层设备和方法减轻了脱扣部件对于比如为燃气涡轮发动机的可旋转机器的操作性能的副作用。进一步地，本文中说明的容纳壳体沟槽填充层设备和方法在受到比如为燃气涡轮发动机的可旋转机器中的脱扣部件的影响时提供有效能量消散。此外，本文中说明的容纳壳体沟槽填充层设备和方法使得能够在不增加沟槽填充层的重量和空间的情况下根据比如为燃气涡轮发动机的可旋转机器的特定操作要求定制比如为抗剪硬度的物理特性。

图1是燃气涡轮发动机100的示例实施例的示意性横截面视图。在示例实施例中，燃气涡轮发动机100包含在高旁通比涡扇喷气发动机(high-bypassturbofanjetengine)中。如图1所示，燃气涡轮发动机100限定轴向方向a(平行于提供用于参照的纵向轴线102延伸)和径向方向r。一般说来，燃气涡轮发动机100包括风机组件104和布置在风机组件104下游的中心涡轮发动机106。

在示例实施例中，中心涡轮发动机106包括限定环形入口110的大致管状外壳108。外壳108以串行流动关系包覆压缩机区段、燃烧区段116、涡轮区段和喷射排气喷嘴区段122，压缩机区段包括增压或低压(lp)压缩机112和高压(hp)压缩机114，涡轮区段包括高压(hp)涡轮118和低压(lp)涡轮120。高压(hp)轴或线轴124将hp涡轮118驱动地连接至hp压缩机114。低压(lp)轴或线轴126将lp涡轮120驱动地连接至lp压缩机112。压缩机区段、燃烧区段116、涡轮区段和喷嘴区段122共同限定中心空气流动路径130。

在示例实施例中，风机组件104包括变距风机132，变距风机具有以间隔关系联接至圆盘136的多个风机叶片134。风机叶片134从圆盘136径向向外延伸并且在叶片尖端137中终止。每个风机叶片134能够借助于风机叶片134相对于圆盘136围绕俯仰轴线p旋转，风机叶片134操作地联接至构造成改变风机叶片134的节距的适当的节距变换机构(pcm)138。在其他实施例中，pcm138构造成共同一致地改变风机叶片134的节距。风机叶片134、圆盘136和pcm138可以通过跨过动力齿轮箱140的lp轴126共同围绕纵向轴线102旋转。动力齿轮箱140包括多个齿轮，多个齿轮用于相对于lp轴126将风机132的旋转速度调整至更加有效的旋转风机速度。

圆盘136由可旋转前部毂盘142覆盖，可旋转前部毂盘142气动地成型(contoured)以促进气流通过多个风机叶片134。另外，风机组件104包括圆周地包围风机132和/或中心涡轮发动机106的至少一部分的环形风机壳体或外部导流罩144。环形容纳壳体145联接至外部导流罩144的径向向内部分。在示例实施例中，导流罩144构造成相对于中心涡轮发动机106通过多个圆周间隔的出口导向轮叶146支承。此外，导流罩144的下游区段148可以延伸超过中心涡轮发动机106的外部部分，以便在其之间限定旁通气流通路150。

在燃气涡轮发动机100的操作期间，大量空气152通过导流罩144和/或风机组件104的相关入口153进入燃气涡轮发动机100内。当大量空气152穿过风机叶片134时，大量空气152的第一部分154被引导或传递到旁通气流通路150内，大量空气152的第二部分156被引导或传递到中心空气流动路径130内，或更加具体地进入lp压缩机112内。第一部分154与第二部分156之间的比值通常称为分流比。然后，当第二部分156传递通过高压(hp)压缩机114并且进入燃烧区段116内时，增大第二部分156的压力，在燃烧区段处第二部分156与燃料混合并且燃烧以提供燃烧气体158。

燃烧气体158传递通过hp涡轮118，来自燃烧气体158的热和/或动能的一部分在hp涡轮118处经由联接至外壳108的hp涡轮定子轮叶160和联接至hp轴或线轴124的hp涡轮转子叶片162的连续级被提取，由此使得hp轴或线轴124旋转，这继而驱动hp压缩机114旋转。燃烧气体158然后传递通过lp涡轮120，热和动能的第二部分经由联接至外壳108的涡轮定子轮叶164和联接至lp轴或线轴126的lp涡轮转子叶片166的连续级从燃烧气体158提取，这驱动lp轴或线轴126以及lp压缩机112的旋转和/或风机132的旋转。

燃烧气体158随后被传递通过中心涡轮发动机106的喷射排气喷嘴区段122以提供推力。同时，当第一部分154在从燃气涡轮发动机100的风机喷嘴排气区段168排出之前传递通过旁通气流通路150时，相当大地增大第一部分154的压力，由此也提供推力。hp涡轮118、lp涡轮120和喷射排气喷嘴区段122至少部分地限定用于使燃烧气体158传递通过中心涡轮发动机106的热气路径170。

在图1中仅通过举例描绘燃气涡轮发动机100，在其他示例性实施例中，燃气涡轮发动机100可以具有包括例如涡轮螺旋桨发动机的任何其他适当的构造。

图2是可被用于燃气涡轮发动机100(图1所示)的风机组件104的轴向后视图。在示例实施例中，风机组件104包括围绕风机圆盘136(图2中未示出)圆周地间隔开的多个叶片134。多个叶片134中的每个叶片134在径向向内叶片根部202与径向向外叶片尖端137之间从毂盘142径向向外延伸。为了清晰起见仅示出两个叶片134，然而，风机组件104一般包括更多叶片134，例如，大约十六至三十个叶片134或更多。风机组件104包括容纳壳体145。容纳壳体145包括围绕风机组件104的径向外部壳管204。外部壳管204包括第一径向内表面206和径向外表面208。容纳壳体145还包括内部结构210。内部结构210包括沿着第一径向内表面206延伸的第二径向内表面212。

内部结构210包括仅部分地围绕内部结构210的圆周延伸的多个弧形内部节段214。多个内部节段214的每个内部节段214在节段边界216处分界邻接的内部节段214。在未示出的其他实施例中，内部结构210是整体式环状结构，而非多个弧形内部节段214。叶片尖端137邻近第二径向内表面212通过。容纳壳体145还包括围绕容纳壳体145的内表面314圆周地延伸的耐磨层218。耐磨层218可以包括在基质、纸材料、易碎织网或构造成弯曲以与叶片尖端137接触的其他材料内形成有中空空间的合成材料。在未示出的仍然另外的实施例中，容纳壳体145不包括耐磨层218。

在风机组件104的操作期间，叶片134便于进入燃气涡轮发动机100的后部部分内的空气的通过和加速，如以上参照图1所示和所说明的。容纳壳体145提供用于风机组件104的支承并且防止脱扣叶片134的不希望的投射体在包括但不限于风机叶片脱出(fbo)事件期间飞跃至燃气涡轮发动机100的外部。如果叶片134在操作期间从毂盘142脱扣，则其首先影响内部结构210。脱扣叶片134对内部结构210的最初影响便于冲击能量的消散并且防止脱扣叶片134与外部壳管204接触。如果脱扣叶片134首先与外部壳管204的径向内表面206接触，这种接触将由于脱扣叶片首先冲击内部结构210而具有更小的冲击能量。由于脱扣叶片134的冲击能量通过内部结构210消散，对外部壳管204的潜在破坏最小化并且显著地减轻对操作者和旁观者的威胁。

图3是可被用于风机组件104(图2所示)的容纳壳体145的一部分的侧视图。在示例实施例中，容纳壳体145包括具有第一径向内表面206的外部壳管204。容纳壳体145还包括内部结构210，如以上参照图1所示和所述的。内部结构210包括在容纳壳体145中具有至少一个特定功能的至少一种材料。内部结构210包括径向向内第一层302，径向向内第一层非限制地包括声学阻尼材料。内部结构210还包括径向向外第二层304，径向向外第二层非限制地包括支承材料。第二层304非限制地通过粘结联接至外部壳管204的第一径向内表面206。类似地，第一层302非限制地通过粘结联接至第二层304。

在示例实施例中，容纳壳体145还包括沟槽306。沟槽306围绕第二径向内表面212从第二径向内表面212圆周地延伸到内部结构210内。在示例实施例中，沟槽306延伸完全通过内部结构210一直到外部壳管204的第一径向内表面206。在未示出的其他实施例中，沟槽306并不一直延伸通过内部结构210，而是从第二径向内表面212部分地延伸到内部结构210内。沟槽306与风机组件104及其叶片尖端137大致轴向地对准。

在示例实施例中，容纳壳体145还包括沟槽填充层308。沟槽填充层308由包括但不限于纤维复合材料的材料构造。沟槽填充层308定位在沟槽306内。沟槽填充层308围绕沟槽306圆周地延伸。沟槽填充层308包括仅部分地围绕内部结构210的圆周延伸的多个弧形节段310。多个节段310的每个节段310在节段边界216处(图2所示)分界邻接节段310。在未示出的其他实施例中，沟槽填充层308是整体式环状结构，而非多个节段310。在示例性实施例中，沟槽填充层308非限制地通过粘结联接至外部壳管204的第一径向向内表面206。在沟槽306不延伸一直通过内部结构210而是从第二径向内表面212部分地延伸到内部结构210内的那些其他实施例中，沟槽填充层308非限制地通过粘结联接至内部结构210。

在示例实施例中，容纳壳体145还包括围绕容纳壳体145的内表面314圆周地延伸的耐磨层218，如以上参照图1所示和所述的。耐磨层218也定位在沟槽306内。耐磨层218在沟槽填充层308的径向向内侧上围绕沟槽306圆周地延伸。耐磨层218非限制地通过粘结联接至沟槽填充层308的径向向内侧。在未示出的其他实施例中，耐磨层218不存在于容纳壳体145中。在示例实施例中，叶片尖端137部分地延伸到沟槽306内，但不与沟槽填充层308或耐磨层218(如果存在的话)中的任一者接触。在图3中还示出沟槽填充层308的径向截面a-a，如以下在图4中所参考、示出以及所述的。

在示例实施例的操作期间，容纳壳体145提供用于风机组件104的支承并且防止脱扣叶片134的不希望的投射体在包括但不限于fbo事件期间飞跃至燃气涡轮发动机100的外部。如果在操作期间叶片134从毂盘142脱扣，其首先非限制地在沟槽填充层308或耐磨层218(如果存在的话)处影响内部结构210。脱扣叶片134对沟槽填充层308的最初影响便于冲击能量的消散并且防止脱扣叶片134与外部壳管204接触，如上参照图1所述。此外，除燃气涡轮发动机100以外的可旋转机器共用如上参照图2和图3所述的操作特征中的多个特征。来自可旋转机器的包括但不限于在操作期间从可旋转机器的转子潜在地脱扣的部件的潜在脱扣部件可以利用参照图2和图3所示和所述的示例实施例容纳。在这些未示出的其他实施例中，潜在脱扣部件包括除叶片134以外的可旋转机器的部件，但示例实施例的应用是基本相似的。

图4是可被用于沟槽填充层308(图3所示)中的纤维复合材料400的示例实施例的截面图。图4描绘了图3的径向截面a-a。在示例实施例中，纤维复合材料400包括多个片材402。纤维复合材料400的多个片材402的每个片材402具有相同的纤维复合材料400。在示例实施例中，每个片材402包括至少一个层片(未示出)。片材402的每个层片包括至少一个薄片(未示出)。片材402的层片和薄片由包括但不限于已经利用树脂系统预浸渍的材料的纤维复合材料400构造，树脂系统包括但不限于具有环氧树脂和固化剂的树脂系统，即聚酯胶片。在未示出的其他实施例中，片材402的层片和薄片由包括热塑塑料的纤维复合材料400构造，热塑塑料包括但不限于具有热塑塑料载体而非如同聚酯胶片一样的聚合物树脂的材料。

在示例实施例中，纤维复合材料400的片材402以包括但不限于规则重复式样的片材402的规则式样折叠。单个规则重复式样的片材402包括至少一个片材402。如此折叠的片材402非限制地通过粘结或树脂固化联接至多个片材402的邻接片材402。根据包括但不限于多个片材402的另外的折叠和联接的纤维复合材料400的其他制造步骤，进一步联接多个片材402产生中空单元式结构404。中空单元式结构404由多个单元壁406限定。在示例实施例中，中空单元式结构404包括重复蜂窝式样的连锁六边形。在示例实施例中，单个单元的六边形中空单元式结构404包括六个单元壁406。在未示出的其他实施例中，中空单元式结构包括重复式样的非限制的正方形和三角形。还在图4中示出如下在图5中参考、示出以及说明的纤维复合材料400的轴向截面b-b。

在示例实施例的操作期间，纤维复合材料400使得能够定制沟槽填充层308的包括但不限于其抗剪硬度(sheerstiffness)的至少一个物理特性。沟槽填充层308的抗剪硬度可以通过改变纤维复合材料400的至少一个设计参数进行控制。仅举例来说，从重复蜂窝式样的纤维复合材料400的多个连锁六边形的每个六边形的基线轴向宽度w开始，使w减小数值x，即，w-x，使得沟槽填充层308的抗剪硬度增大至基线抗剪硬度k以上。使w增加x，即，w+x，使沟槽填充层308的硬度减小至k以下。

此外，在示例实施例的操作期间，还仅举例来说，从纤维复合材料400的多个片材402的每个片材402的多个层片p的基线和薄片l开始，使p减小数值y，即，p-y，和/或使l减小数值z，即，l-z，使沟槽填充层308的抗剪硬度减小至k以下。使p增加y，即，p+y，和/或使l增加z，即，l+z，使得沟槽填充层308的抗剪硬度增大至k以上。同样地，使中空单元式结构404的每个单元壁406的规则重复式样的片材402的片材402的数量在片材402的基线数量s以上增加片材402的数量a，即，s+a，使沟槽填充层308的抗剪硬度增大至k以上。使得中空单元式结构404的每个单元壁406的规则重复式样的片材402的片材402的数量在s以下减小片材402的数量b，即，s-b，使沟槽填充层308的抗剪硬度减小至k以下。

此外，在示例实施例的操作期间，并且还仅举例来说，使沟槽填充层308的径向厚度在基线厚度t以上增加数值c，即，t+c，使得沟槽填充层308的抗剪硬度增大至k以上。使沟槽填充层308的径向厚度在t以上减小数值d，即t-d，使沟槽填充层308的抗剪硬度减小至k以下。通过改变纤维复合材料400的非限制地包括如上所述设计参数的设计参数，能够定制沟槽填充层308的物理特性以执行容纳壳体145的要求。根据包括但不限于燃气涡轮发动机和其他可旋转机器的性能要求，利用设计参数制造沟槽填充层308以满足性能要求。仅举例来说，在示例实施例中，改变沟槽填充层308的厚度以适应燃气涡轮发动机100的叶片134的变化的径向尺寸。

图5是可被用于纤维复合材料400(图4所示)的规则重复式样的片材402的截面图。图5描绘了图4轴向截面b-b。在示例实施例中，片材402被折叠成包括多个单元壁406的规则重复式样。片材402包括多个纤维502。纤维502以多种方式定向在片材402内。片材402内的纤维502的定向包括但不限于纵向、横向和斜向定向，斜向定向包括但不限于随机分布角度的斜向定向。

在示例实施例中，片材402a包括纵向地定向的纤维502。片材402b包括横向地定向的纤维502。片材402c包括以随机分布角度斜向地定向的纤维502。在片材402a-402c的每个片材中，纤维502的结构的材料包括而不限于碳纤维和玻璃纤维。片材402中存在的纤维502增强了片材402。根据对应用在容纳壳体145(图5中未示出)中的具体设计要求，纤维502包括不同的长度和横截面直径。纤维502的长度在从标称长度至与片材402的长度接近的长度的范围内。纤维502的直径在从标称直径至与片材402的厚度接近的直径的范围内。在示例实施例中，片材402内的纤维502具有不同的长度和/或直径。在未示出的其他实施例中，片材402内的纤维502具有基本相等的长度和直径。

在示例实施例的操作期间，片材402的纤维502还能够调节沟槽填充层308的包括但不限于其抗剪硬度的至少一个物理特性。可以包括但不限于在纤维复合材料400的制造期间，通过改变纤维502的结构的尺寸和材料可以控制沟槽填充层308的抗剪硬度。仅举例来说，更长的纤维502比短纤维402给予片材402更大的抗剪硬度。此外，纤维502的密度(即片材402的每单位面积和/或每单位体积的纤维502的数量)在沟槽填充层308的制造期间是可以改变的并且还能够调节沟槽填充层308的物理特性，比如抗剪硬度。

另外，在示例实施例的操作中，沟槽填充层308的平面内热膨胀系数(cte)还可以在制造过程中选择。基于纤维502的长度、纤维502相对于彼此的放置、纤维502相对于容纳壳体145的定向的放置(指的是纤维502是否轴向、圆周或斜向地定向)选择这些特性或特征。沿每个定向设置的多个纤维502还至少部分地确定沟槽填充层308的平面内机械和物理特性以及平面内cte。

图6是可被用于沟槽填充层308(图3所示)中的纤维复合材料600的可替代实施例的截面图。图6描绘了图3的径向截面a-a的可替代实施例。在可替代实施例中，纤维复合材料600包括多个片材402。纤维复合材料600的多个片材402中的每个片材402具有相同的纤维复合材料600，包括但不限于与如上参照图4所示和所述的纤维复合材料400相同的材料。

在可替代实施例中，纤维复合材料600的片材402以包括但不限于规则重复式样的片材402的规则式样折叠并弯曲。单个规则重复式样的片材402包括至少一个片材402。如此折叠并弯曲的片材402不限于通过粘结在结合点602处联接至多个片材402的邻接片材402。

根据包括但不限于多个片材402的另外的折叠、弯曲和联接的纤维复合材料600的其他制造步骤，进一步联接多个片材402以产生中空单元式结构604。中空单元式结构604由多个单元壁606限定。在示例实施例中，中空单元式结构604包括大致矩形单元608的具有位于其平行侧面上的大致圆锥形槽口610的重复蜂窝式样。中空单元式结构604的单个矩形单元608包括四个单元壁606。在可替代实施例中，每个矩形单元608包括两个平行的弯曲侧面612和两个平行的槽口侧面614。

在示例实施例的操作期间，纤维复合材料600使得能够定制沟槽填充层308的包括但不限于其抗剪硬度的至少一个物理特性。可以通过改变纤维复合材料600的至少一个设计参数来控制沟槽填充层308的抗剪硬度，包括参照纤维复合材料400如上在图4中所示和所述的。除如上参照图4所述的设计参数之外，并且仅举例来说，改变由平行弯曲侧面612限定的弧形的半径来改变沟槽填充层308的抗剪硬度。当平行弯曲侧面612的弧形半径增大时，槽口610变窄，沟槽填充层308的抗剪硬度增大。当平行弯曲侧面612的弧形半径减小时，槽口610变宽，沟槽填充层308的抗剪硬度减小。同样地，改变纤维复合材料600的矩形单元608的尺寸改变了沟槽填充层308的抗剪硬度。在可替代实施例中，更小的矩形单元608比更大的矩形单元608使沟槽填充层308具有更高的抗剪硬度。

本文中说明的容纳壳体沟槽填充层设备和方法减轻了比如为燃气涡轮发动机的可旋转机器的脱扣部件对操作人员和旁观者的威胁。如上所述的容纳壳体沟槽填充层设备和方法还减轻了对由其脱扣部件导致的比如为燃气涡轮发动机的可旋转机器的破坏和大规模维修。此外，如上所述的容纳壳体沟槽填充层设备和方法减轻了脱扣部件对比如为燃气涡轮发动机的可旋转机器的运转性能的负面作用。此外，如上所述的容纳壳体沟槽填充层设备和方法在比如为燃气涡轮发动机的可旋转机器中的脱扣部件冲击时提供有效的能量消散。此外，如上所述的容纳壳体沟槽填充层设备和方法能够在不增加沟槽填充层的重量和空间的情况下，将比如为抗剪硬度的物理特性定制成比如为燃气涡轮发动机的可旋转机器的特定操作要求。

如上详细地说明了示例性容纳壳体沟槽填充层设备、系统和方法。所示出的设备不局限于本文中说明的具体实施例，而是每个部件可以与本文中说明的其他部件独立地和分别地使用。每个系统部件还可与其他系统部件组合使用。

该文字说明书利用示例来说明本发明，包括最佳方式，并且还使得本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可获得专利的范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括并非不同于权利要求的字面语言的结构元件，或者这些其他示例具有与权利要求的字面语言无实质性区别的等同结构元件，则这些其他示例确定为在权利要求的范围内。