本發(fā)明涉及飛行器葉片或螺旋槳翼片(諸如在渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)上發(fā)現(xiàn)的那些)的領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、用于渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片或翼片通常由金屬材料制成。雖然由金屬材料制成的葉片或螺旋槳翼片具有良好的機(jī)械阻力，但是它們具有質(zhì)量相對(duì)較大的缺點(diǎn)。

2、為了獲得更輕的葉片或螺旋槳翼片，已知的是，即，通過(guò)生產(chǎn)具有通過(guò)基體致密化的纖維增強(qiáng)件的結(jié)構(gòu)部件來(lái)生產(chǎn)由復(fù)合材料制成的螺旋槳翼片。

3、文獻(xiàn)us2013/0017093描述了一種螺旋槳翼片的生產(chǎn)，該螺旋槳翼片基于具有空氣動(dòng)力學(xué)輪廓的纖維結(jié)構(gòu)，支柱的一部分插入該空氣動(dòng)力學(xué)輪廓中，該支柱的一端由用于形成螺旋槳翼片的根部的膨脹部分延伸。

4、新一代發(fā)動(dòng)機(jī)需要更緊湊的葉片或翼片根部。這一要求源于對(duì)能夠使葉片或翼片繞其豎直軸線樞轉(zhuǎn)的需求，以使其入射角適應(yīng)飛行等級(jí)(變槳距葉片或翼片)。這種需求，再加上葉片或翼片必須盡可能低地結(jié)合于圓盤(pán)上的事實(shí)，使得可以大大減少根部的體積。

5、為此，新一代葉片或翼片的根部具有軸對(duì)稱或基本軸對(duì)稱的形狀和減小的尺寸，這與現(xiàn)有技術(shù)的根部(諸如文獻(xiàn)us2013/0017093中所描述的根部)不同，在該文獻(xiàn)中，根部在葉片或翼片的下部的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸。

6、這種軸對(duì)稱或準(zhǔn)軸對(duì)稱形狀作為復(fù)合材料更難以制造，特別是當(dāng)使用三維(3d)編織來(lái)形成葉片或翼片的纖維增強(qiáng)件時(shí)。

7、此外，新一代根部所承受的機(jī)械負(fù)載會(huì)強(qiáng)加附加的應(yīng)力。具體地，除了通常遇到的機(jī)械拉伸和彎曲負(fù)載(分別由離心力和物體沖擊引起)外，還可以使用金屬外殼而將新一代根部結(jié)合到轉(zhuǎn)子盤(pán)中，從而產(chǎn)生附加的機(jī)械周向壓縮負(fù)載。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，期望能夠提供一種用于生產(chǎn)由復(fù)合材料制成的飛行器葉片或螺旋槳翼片的解決方案，該飛行器葉片或螺旋槳翼片具有緊湊的根部并且能夠承受不同的機(jī)械負(fù)載。

2、為此，本發(fā)明提供了一種用于制造由復(fù)合材料制成的渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)葉片或螺旋槳翼片的方法，該渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)葉片或螺旋槳翼片包括通過(guò)基體致密化的纖維增強(qiáng)件，該方法包括：

3、-通過(guò)三維(3d)編織生產(chǎn)纖維坯料，所述纖維坯料被制成單件，所述纖維坯料具有沿縱向方向和橫向方向延伸的扁平形狀，所述縱向方向和所述橫向方向分別與待制造的所述葉片或螺旋槳翼片的翼展方向(span?direction)和弦方向(chord?direction)相對(duì)應(yīng)，所述纖維坯料包括根部和空氣動(dòng)力學(xué)輪廓部，所述空氣動(dòng)力學(xué)輪廓部從所述纖維坯料的根部沿所述縱向方向延伸，并且沿所述橫向方向在前緣部分與后緣部分之間延伸，

4、-使所述纖維坯料成形，以獲得單件的纖維預(yù)成型件，該纖維預(yù)成型件具有形成空氣動(dòng)力學(xué)輪廓預(yù)成型部分的所述空氣動(dòng)力學(xué)輪廓部和形成根部預(yù)成型部分的所述根部，以及-通過(guò)基體使所述預(yù)成型件致密化，以獲得由復(fù)合材料制成的葉片或螺旋槳翼片，所述葉片或所述螺旋槳翼片具有由所述纖維預(yù)成型件構(gòu)成并且通過(guò)所述基體致密化的纖維增強(qiáng)件，并且形成帶有一體化根部的單件，

5、其特征在于，所述纖維坯料的所述根部包括沿與所述纖維坯料的表面平行的平面延伸的多個(gè)非互相連接件，每個(gè)非互相連接件從所述纖維坯料的所述根部的邊緣沿所述橫向方向延伸，并且延伸的距離小于所述根部的寬度的一半，每個(gè)非互相連接件將所述纖維坯料中的兩個(gè)編織部分分開(kāi)，并且，使所述纖維坯料成形包括：使由所述非互相連接件分開(kāi)的所述編織部分沿不同方向取向，從而形成包括多個(gè)分支的根部預(yù)成型部分。

6、因此，本發(fā)明的方法可以生產(chǎn)具有復(fù)合材料根部的螺旋槳翼片或葉片，該復(fù)合根部既緊湊又優(yōu)選地適合于承受前述的不同機(jī)械負(fù)載。具體地，所述根部的所述纖維增強(qiáng)件部分使用3d編織制成，并且包括多個(gè)分支，該多個(gè)分支在其中心處連接到空氣動(dòng)力學(xué)輪廓的纖維增強(qiáng)件部分。因此，所述根部的大部分主要由所述分支的長(zhǎng)度所決定，這使得可以獲得比現(xiàn)有技術(shù)的根部更緊湊的復(fù)合材料根部，現(xiàn)有技術(shù)的根部通常在空氣動(dòng)力學(xué)輪廓的下部的整個(gè)寬度上延伸。在每個(gè)分支中，都有紗線，例如經(jīng)紗，其沿翼片或葉片的翼展方向取向，這賦予了該翼片或葉片在與3d編織結(jié)合時(shí)的良好的機(jī)械抗拉和抗彎性能。

7、此外，所述分支形狀可以獲得具有軸對(duì)稱或準(zhǔn)軸對(duì)稱形狀的根部，該形狀與螺旋槳旋轉(zhuǎn)或變槳距系統(tǒng)兼容。

8、因此，通過(guò)生產(chǎn)一種纖維增強(qiáng)件(其中根部與空氣動(dòng)力學(xué)輪廓部一體地形成(即編織成單件))，確保了在整件中(特別是所述根部與所述空氣動(dòng)力學(xué)輪廓之間的連接處)具有非常好的機(jī)械耐受性。

9、根據(jù)本發(fā)明所述的方法的實(shí)施例，使所述纖維預(yù)成型件致密化包括：將所述預(yù)成型件放置在具有待制造的所述葉片或所述螺旋槳翼片的形狀的注入工具中；將可移除的插入元件放置在所述根部預(yù)成型部分的所述分支之間，所述致密化還包括：將樹(shù)脂注入到保持在所述注入工具中的所述纖維預(yù)成型件中；通過(guò)熱處理將所述樹(shù)脂轉(zhuǎn)化為基體；以及將所述葉片或所述螺旋槳翼片的脫模，所述脫模包括：獲得將所述插入元件移除，從而獲得具有多個(gè)分支的根部。

10、根據(jù)本發(fā)明所述的方法的實(shí)施例，使所述纖維預(yù)成型件致密化包括：將所述預(yù)成型件放置在具有待制造的所述葉片或都都螺旋槳翼片的形狀的注入工具中；將填充元件放置在所述根部預(yù)成型部分的所述分支之間，所述致密化還包括：將樹(shù)脂注入到保持在所述注入工具中的所述纖維預(yù)成型件中；通過(guò)熱處理將所述樹(shù)脂轉(zhuǎn)化為基體；以及將所述葉片或所述螺旋槳翼片進(jìn)行脫模，從而獲得根部，所述根部包括骨架，所述骨架包括多個(gè)分支，所述填充元件粘合到所述分支。所述填充元件可以增強(qiáng)對(duì)周向壓縮的機(jī)械阻力。

11、根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)方面，所述填充元件由纖維材料組成，該纖維材料從以下纖維材料之一中選擇：三維織物、單向?qū)訅杭屠w維墊。

12、根據(jù)本發(fā)明所述的方法的一個(gè)方面，所述填充元件由金屬材料制成。

13、本發(fā)明還具有這樣的主題，即：一種由復(fù)合材料制成的渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)葉片或螺旋槳翼片，該渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)葉片或螺旋槳翼片包括通過(guò)基體致密化的纖維增強(qiáng)件，該葉片或螺旋槳翼片沿翼展方向包括根部和空氣動(dòng)力學(xué)輪廓，所述纖維增強(qiáng)件包括具有三維編織的纖維預(yù)成型件，根部預(yù)成型部分位于所述根部中的，并且空氣動(dòng)力學(xué)輪廓預(yù)成型部分位于所述空氣動(dòng)力學(xué)輪廓中，所述根部預(yù)成型部分和所述空氣動(dòng)力學(xué)輪廓預(yù)成型部分通過(guò)三維編織而彼此連接，其特征在于，所述根部包括多個(gè)分支，并且，所述纖維預(yù)成型件的所述根部預(yù)成型部分包括多個(gè)分支，所述多個(gè)分支中的每個(gè)分支在所述根部的一個(gè)分支中延伸。

14、本發(fā)明還具有這樣的主題，即：一種由復(fù)合材料制成的渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)葉片或螺旋槳翼片，所述渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)葉片或所述螺旋槳翼片包括通過(guò)基體致密化的纖維增強(qiáng)件，該葉片或螺旋槳翼片沿翼展方向包括根部和空氣動(dòng)力學(xué)輪廓，所述纖維增強(qiáng)件包括具有三維編織的纖維預(yù)成型件，其中，根部預(yù)成型部分位于所述根部中，并且空氣動(dòng)力學(xué)輪廓預(yù)成型部分位于所述空氣動(dòng)力學(xué)輪廓中，所述根部和空氣動(dòng)力學(xué)輪廓預(yù)成型部分通過(guò)三維編織而彼此連接，其特征在于，所述根部具有燈泡形狀，所述根部包括骨架，該骨架包括多個(gè)分支，并且，所述纖維預(yù)成型件的所述根部預(yù)成型部分包括多個(gè)分支，該多個(gè)分支中的每一個(gè)分支在所述根部的所述骨架的一個(gè)分支中延伸。

15、根據(jù)本發(fā)明的葉片或螺旋槳翼片的一個(gè)方面，所述填充元件由纖維材料組成，該纖維材料從以下纖維材料之一中選擇：三維織物、單向?qū)訅杭屠w維墊。

16、根據(jù)本發(fā)明的葉片或螺旋槳翼片的另一個(gè)方面，所述填充元件由金屬材料制成。

17、本發(fā)明還涵蓋一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)，該航空發(fā)動(dòng)機(jī)包括根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)葉片或螺旋槳翼片以及包括至少一個(gè)這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)的一種飛行器。