螺旋桨叶片的制作方法

本发明涉及螺旋桨叶片、推进系统、复合螺旋桨叶片预浸料以及形成螺旋桨叶片的方法。

背景技术：

1、螺旋桨叶片要求高强度和轻重量。特别地，期望螺旋桨叶片足够坚固以承受冲击，例如鸟撞。已知在螺旋桨叶片中使用复合材料，特别是碳纤维复合材料。

技术实现思路

1、根据一个方面，提供了一种螺旋桨叶片，其包括：复合构件，其包括层片的堆叠，至少一个层片包括：多根第一纱线，其在限定所述层片的平面的第一方向上排列；以及多根第二纱线，其横向于层片的平面延伸，其中每根第二纱线都不延伸穿过一个以上的层片；以及基质，所述层片的堆叠嵌入所述基质中。

2、可选地，多根第二纱线中的每根第二纱线都具有50微米至200微米之间的长度。

3、可选地，多根第二纱线中的每根第二纱线都延伸超出层片50微米至1000微米之间。可选地，多根第二纱线中的每根第二纱线都延伸超出层片50微米至200微米之间。可选地，多根第二纱线中的每根第二纱线都延伸超出层片100微米至200微米之间。

4、可选地，多根第二纱线从层片的两侧延伸。

5、可选地，多根第二纱线垂直于层片的平面延伸。

6、可选地，多根第一纱线限定第一层片层并且多根第二纱线延伸穿过第一层片层。

7、可选地，多根第一纱线限定第一层片层并且多根第二纱线延伸穿过第一层片层的厚度。

8、可选地，多根第二纱线从第一层片层突出。

9、可选地，复合构件的每个层片包括在第二方向上排列的多根第三纱线，第二方向不同于第一方向。

10、可选地，多根第三纱线在由第一方向限定的平面中延伸。

11、可选地，多根第三纱线垂直于多根第一纱线。

12、可选地，多根第三纱线与多根第一纱线交织。

13、可选地，复合构件的每个层片包括三根或更多根纱线，每根纱线在不同方向上排列、在由第一方向限定的平面中延伸。

14、可选地，所述三根或更多根纱线彼此交织。

15、可选地，所述至少一个层片是编织层片。

16、可选地，所述至少一个层片是编结层片。

17、可选地，多根第二纱线垂直于层片的平面排列。

18、可选地，多根第一纱线包括碳纤维。

19、可选地，多根第二纱线包括碳纤维。

20、可选地，包括横向于层片的平面延伸的多根第二纱线的至少一个层片中的一个形成层片的堆叠的最外层片。

21、可选地，螺旋桨叶片包括第二构件，所述第二构件邻近层片的堆叠的最外层片设置。

22、可选地，第二构件包括纹理化表面。

23、可选地，多根第二纱线与纹理化表面相互作用。

24、可选地，多根第二纱线与纹理化表面互锁。

25、可选地，纹理化表面在微米尺度上被纹理化。可选地，纹理化表面在纳米尺度上被纹理化。可选地，纹理化表面在微米尺度和纳米尺度两者上都被纹理化。

26、可选地，纹理化表面由多个结构限定，每个结构在表面的平面中具有小于100微米的最大范围。

27、可选地，多根第二纱线通过粘合剂接合到第二构件。

28、可选地，第二构件是非复合构件。

29、可选地，第二构件是金属构件。

30、可选地，第二构件限定叶片根部。

31、可选地，根部沿着叶片的部分轴向范围与复合构件重叠。

32、可选地，第二构件是第二复合构件。

33、可选地，第二构件是泡沫插入件、玻璃层片、芳族聚酰胺外壳、工字梁或金属护套中的一者。

34、可选地，叶片包括翼梁(spar)。可选地，复合构件形成翼梁的至少一部分。

35、可选地，翼梁包括芯部。可选地，复合构件形成围绕芯部的外壳。

36、可选地，芯部包括第二构件。

37、可选地，芯部包括泡沫。

38、可选地，第二构件是金属前缘构件。

39、可选地，螺旋桨叶片包括前缘构件，所述前缘构件限定螺旋桨叶片的前缘的至少一部分。可选地，复合构件限定前缘构件。

40、可选地，前缘构件至少部分地在螺旋桨叶片的根部和螺旋桨叶片的尖端之间延伸。

41、可选地，前缘构件从螺旋桨叶片的基部端延伸到螺旋桨叶片的尖端。

42、可选地，螺旋桨叶片包括前缘插入件。可选地，前缘构件覆盖前缘插入件。

43、可选地，第一复合构件限定加强层。

44、根据一个方面，提供了一种包括前述方面的螺旋桨叶片的推进系统。推进系统可以是燃气涡轮发动机、电动马达或组合这两者的混合配置。

45、螺旋桨叶片可以包括任一前述可选特征。

46、根据一个方面，提供了一种复合螺旋桨叶片预浸料，其包括：复合构件，其包括层片的堆叠，至少一个层片包括：多根第一纱线，其在限定所述层片的平面的第一方向上排列；以及多根第二纱线，其横向于层片的平面延伸，其中每根第二纱线都不延伸穿过一个以上的层片；以及基质，所述层片的堆叠嵌入所述基质中。

47、根据一个方面，提供了一种形成螺旋桨叶片的方法，其包括：提供叶片部件；以及将加强层施加到叶片部件的至少一部分，所述加强层由包括多个层片的复合材料形成，其中至少一个层片包括：多根第一纱线，其在限定所述层片的平面的第一方向上排列；以及多根第二纱线，其横向于层片的平面延伸，其中每根第二纱线都不延伸穿过一个以上的层片。

48、可选地，多根第一纱线和/或多根第二纱线包括碳纤维。

49、可选地，叶片部件由复合材料形成。

50、可选地，叶片部件和加强层是预浸料并且所述方法还包括固化叶片部件和加强层。

51、可选地，所述方法还包括将基质材料施加到叶片部件和加强层并且固化叶片部件和加强层。

52、可选地，多根第二纱线垂直于所述平面排列。

53、可选地，加强层的每一层包括在第二方向上排列的多根第三纱线，第一方向和第二方向限定所述平面。

54、可选地，第二方向垂直于第一方向。

55、可选地，多根第一纱线和多根第三纱线交织。

56、可选地，多根第二纱线延伸穿过所述平面。

57、可选地，多根第二纱线在多根第一纱线和多根第三纱线之间延伸。

58、可选地，多根第二纱线中的每根第二纱线都具有50微米至200微米之间的长度。

59、可选地，多根第二纱线中的每根第二纱线都延伸超出层片50微米至1000微米之间。可选地，多根第二纱线中的每根第二纱线都延伸超出层片50微米至200微米之间。可选地，多根第二纱线中的每根第二纱线都延伸超出层片100微米至200微米之间。

60、可选地，多根第二纱线从层片的两侧延伸。

61、螺旋桨叶片可以包括任一前述可选特征。

62、根据一个方面，提供了一种形成螺旋桨叶片的方法，其包括：对金属根部的表面进行纹理化；以及将复合材料的接合层施加到纹理化表面，其中所述接合层包括层片的堆叠，至少一个层片包括：多根第一纱线，其在限定层片的平面的第一方向上排列；以及多根第二纱线，其横向于层片的平面延伸，其中每根第二纱线都不延伸穿过一个以上层片并且其中多根第二纱线接触纹理化表面。

63、所述方法还可以包括在接合层和根部之间施加粘合剂。

64、所述方法还可以包括将复合材料的一个或多个另外的层施加到接合层以形成结构翼梁。

65、可选地，对表面进行纹理化包括在纳米尺度上进行纹理化。可选地，对表面进行纹理化包括在微米尺度上进行纹理化。可选地，对表面进行纹理化包括在纳米尺度和微米尺度两者上进行纹理化。

66、可选地，对表面进行纹理化包括激光烧蚀。

67、可选地，第一纱线和/或第二纱线包括碳纤维。

68、可选地，接合层是预浸料并且所述方法还包括固化接合层。

69、可选地，所述方法还包括将基质材料施加到接合层并且固化所述接合层。

70、可选地，多根第二纱线垂直于层片的平面延伸。

71、可选地，多根第一纱线限定第一层片层并且多根第二纱线延伸穿过第一层片层。

72、可选地，多根第二纱线从第一层片层突出。

73、可选地，接合层的每个层片都包括在第二方向上排列的多根第三碳纤维纱线，第一方向和第二方向限定所述平面。

74、可选地，第二方向垂直于第一方向。

75、可选地，第一多根碳纤维纱线和第三多根碳纤维纱线交织。

76、可选地，所述至少一个层片是编织层片。

77、可选地，所述至少一个层片是编结层片。

78、可选地，多根第二纱线在第一纱线和第三纱线之间延伸。

79、可选地，多根第二纱线中的每根第二纱线都具有50微米至200微米之间的长度。

80、可选地，多根第二纱线中的每根第二纱线都延伸超出层片50微米至1000微米之间。可选地，多根第二纱线中的每根第二纱线都延伸超出层片50微米至200微米之间。可选地，多根第二纱线中的每根第二纱线都延伸超出层片100微米至200微米之间。

81、螺旋桨叶片可以包括任一前述可选特征。