特别用于飞行器涡轮发动机的复合部件的制作方法

本发明涉及特别用于飞行器涡轮发动机的复合部件以及用于制造这种复合部件的方法。

背景技术：

1、技术背景特别地包括文献wo-a1-2019/234 601、ep-a1-3 653 840、fr-a1-2865539、us-a1-2005/0198967、ep-a1-3 557 214以及wo-a2-2010/092 426。

2、以已知的方式，沿着涡轮发动机轴线延伸的涡轮发动机使得飞行器能够通过进入涡轮发动机并且从上游流动到下游的空气流而移位。在下文中，术语“上游”和“下游”是相对于从上游向下游定向的涡轮发动机的轴线来限定的。类似地，术语“内”和“外”是相对于涡轮发动机的轴线在径向方向上限定的。

3、此外，涡轮发动机包括至少一个压缩机、燃烧室以及至少一个涡轮，至少一个涡轮驱动压缩机旋转。涡轮发动机包括上游风扇，上游风扇使得能够在涡轮发动机中从上游到下游对空气流加速，上游风扇包括轮叶，轮叶通常在横向于涡轮发动机轴线的同一平面中延伸。

4、轮叶(特别是由复合材料制成的轮叶)尤其是如下的部件，对于该部件，能够检测裂纹的形成是重要的。这是通过常规的非破坏性方法进行的，例如视觉观察、声学、热测量或x射线断层成像。然而，视觉观察仅限于部件的表面上能视觉检查到的缺陷。

5、这些常规方法的缺点是实施起来耗时，并且对于单个部件而言可能要多个小时来完成。此外，当部件被安装在发动机上时，这些方法可能需要使用特殊设备和/或难以实施。

6、此外，这种方法被周期性地实施，在部件设计时、或者在事故发生之后、特别是当部件被怀疑已被撞击时，特别是在摄入外来物体碎片(foreign object debris，fod)之后对轮叶进行检查期间被确定，外来物体碎片表示任何类型的、无论是机械的还是非机械的物质、碎片或元件，这些物质、碎片或元件对于飞行器而言完全是外来的，但是会造成飞行器损坏。因此该特定检查要求将部件拆卸并送到经批准的中心以进行检查。

7、此外，目前使用的方法取决于待检查的部件的制造类型。本申请涉及包括如下主体的部件，该主体通过纤维的三维编织获得并且被浸渍在树脂中。三维(troisdimensions，3d)编织是如下的特定技术，该技术例如通过提花型织机进行，并且使得能够制造形状和尺寸与待制造的最终部件的形状和尺寸接近的三维主体或预制件。因此，主体包括与经纱混合的纬纱(纬纱和经纱由纤维形成)，这对于本领域技术人员而言是已知的。

8、该技术不同于立体剪裁技术，在立体剪裁技术中，织物或纤维网被层叠以形成部件的主体。该技术也不同于卷绕技术，在卷绕技术中，纤维围绕节部被卷绕在格部中。

9、本发明对上述问题中的至少一些问题提出了解决方案。

技术实现思路

1、本发明涉及一种由复合材料制成的部件，该部件特别用于飞行器涡轮发动机，该部件包括：

2、-主体，主体由三维编织的并且被浸渍在树脂中的纤维制成，树脂特别是有机树脂或聚合物树脂，

3、-至少一个裂纹传感器，至少一个裂纹传感器能够检测部件中的裂纹，以及

4、-至少一个联接元件，至少一个联接元件被连接到裂纹传感器并且被配置成当检测到部件中的裂纹时特别地向在部件外部的构件传输信号，

5、根据本发明，裂纹传感器包括至少一个导线，至少一个导线与主体的纤维一起被编织并且延伸到主体的区域中，在该区域中裂纹的存在将被监测，并且联接元件被连接到导线的端部，并且联接元件被配置成测量导线的电阻并且在导线的测量的电阻高于预定阈值时无线地传输信号。

6、本发明的导线延伸到部件的希望确定是否存在裂纹的区域中。本发明的导线使得能够检测部件上的任何地方是否存在裂纹，并且联接元件使得能够传输该信息。

7、因此，本发明提出能够通过包括裂纹传感器和联接元件的原位装置来确定部件的可运行性。此外，该装置是非破坏性的，并且不需要拆卸部件。此外，该装置对部件的质量的影响非常小。

8、另一方面，联接元件是无线装置，使得能够特别地在可移动部件(例如轮叶)上检测裂纹形成。特别地由于rfid技术，可以省去有线连接，并且可以找到对质量的影响非常小的解决方案。

9、导线与预制件的纤维被编织在一起，因此导线被集成到预制件中。

10、根据本发明的部件可以包括被单独地采用或被彼此组合地采用的以下特征中的一项或多项：

11、-纤维由碳制成，导线被绝缘护套包围，绝缘护套优选地由与树脂相同的材料制成；

12、-导线的直径介于0.05mm至8mm之间；

13、-导线形成至少一个c形回路和/或u形回路；

14、-导线由选自铜、铝、铁、银、镍及其合金的材料制成，特别地由康铜制成；

15、-阈值介于1.01×r至1.10×r之间，特别地介于1.02×r至1.08×r之间，特别地等于1.05×r，其中r是导线的初始电阻；

16、-联接元件包括rfid标签，rfid标签特别地被构造成在介于860mhz至960mhz之间的频率下运行；

17、-该部件形成轮叶，特别是风扇轮叶。

18、本发明还涉及一种飞行器涡轮发动机，该飞行器涡轮发动机包括以上描述的部件。具体地，该部件是风扇轮叶，涡轮发动机包括风扇壳体，风扇壳体围绕风扇轮叶并承载读取装置，例如rfid读取器。

19、本发明还涉及一种用于制造如上所述的部件的方法，其中，该方法包括：

20、a)插入步骤，插入步骤包括将导线插入到编织纤维预制件中，导线沿着裂纹将被监测的区域延伸，

21、b)接合步骤，接合步骤包括将联接元件固定到预制件或将联接元件集成到预制件中，并且将导线的端部连接到联接元件，使得联接元件能够测量导线的电阻，以及

22、c)注射步骤，注射步骤包括将树脂注射到预先布置在模具中的预制件中，以制造部件的主体并且使组合件固化，树脂特别是有机树脂或聚合物树脂。

23、根据该方法的替代实施例，在注射步骤c)之前是使联接元件与导线的联接部电绝缘的步骤。

技术特征：

1.一种由复合材料制成的部件(10)，所述部件特别用于飞行器涡轮发动机(100)，所述部件包括：

2.根据前述权利要求中任一项所述的部件(10)，其中，所述纤维(41)由碳制成，所述导线(51)被绝缘护套包围，所述绝缘护套优选地由与所述树脂相同的材料制成。

3.根据前述权利要求中任一项所述的部件(10)，其中，所述导线(51)的直径介于0.05mm至8mm之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的部件(10)，其中，所述导线(51)形成至少一个c形回路和/或u形回路。

5.根据前述权利要求中任一项所述的部件(10)，其中，所述导线(51)由选自铜、铝、铁、银、镍及其合金的材料制成，特别地由康铜制成。

6.根据前述权利要求中任一项所述的部件(10)，其中，所述阈值介于1.01×r至1.10×r之间，特别地介于1.02×r至1.08×r之间，特别地等于1.05×r，其中r是所述导线(51)的初始电阻。

7.根据前述权利要求中任一项所述的部件(10)，其中，所述联接元件(60)包括rfid标签(62)，所述rfid标签特别地被构造成在介于860mhz至960mhz之间的频率下运行。

8.一种飞行器涡轮发动机(100)，所述飞行器涡轮发动机包括根据前述权利要求中任一项所述的部件(10)。

9.根据前一项权利要求所述的涡轮发动机(100)，其中，所述部件(10)是风扇(110)的轮叶(1)，所述涡轮发动机(100)包括所述风扇(110)的壳体(5)，所述风扇的壳体围绕所述风扇(110)的轮叶(1)并承载读取装置(6)。

10.一种用于制造根据权利要求1至7中任一项所述的部件(10)的方法，其中，所述方法包括：

11.根据前一项权利要求所述的制造方法，其中，在所述注射步骤c)之前是使所述联接元件(60)与所述导线(51)之间的联接部电绝缘的步骤。

技术总结
本发明涉及一种由复合材料制成的部件(10)，该部件特别用于飞行器涡轮发动机，该部件包括：‑主体(40)，主体由三维编织的并且被浸渍在树脂中的纤维(41)制成，树脂特别是有机树脂或聚合物树脂，‑至少一个裂纹传感器(50)，至少一个裂纹传感器能够检测部件(10)中的裂纹，‑至少一个联接元件(60)，至少一个联接元件被连接到裂纹和/或分层传感器(50)并且被配置成当检测到部件(10)中的裂纹时特别地向在部件(10)外部的构件传输信号(S)。根据本发明，裂纹传感器(50)包括与主体的纤维一起被编织的至少一个导线(51)，并且联接元件(60)被配置成测量导线(51)的电阻并且无线地传输信号(S)。

技术研发人员：T·A·R·J·勒莫,达米安·布鲁诺·拉穆切,马特奥·米纳维诺,朱莉·瓦莱丽·克拉拉·拉维尼
受保护的技术使用者：赛峰飞机发动机公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13