本發(fā)明涉及用于航空器的螺旋槳槳葉或翼型領(lǐng)域，諸如存在于渦輪螺旋槳發(fā)動機上的螺旋槳槳葉或翼型。

背景技術(shù)：

1、用于渦輪螺旋槳發(fā)動機的螺旋槳槳葉或翼型通常地由金屬材料制成。盡管金屬材料的螺旋槳槳葉或翼型具有良好的機械強度，然而它們具有缺點：具有較大質(zhì)量。

2、為了獲得較輕的螺旋槳槳葉或翼型，已知的是使用復(fù)合材料的螺旋槳翼型，即，通過生產(chǎn)具有由基質(zhì)致密化的纖維增強的結(jié)構(gòu)部件。

3、文獻us?2013/0017093描述了基于具有空氣動力學(xué)輪廓的纖維結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)螺旋槳翼型，在其內(nèi)部引入翼梁的一部分，翼梁的一端由旨在形成螺旋槳翼型的根部的凸出部分延續(xù)。

4、新一代發(fā)動機需要更緊湊的槳葉或翼型根部。這種需要源于能夠使槳葉或翼型圍繞其豎直軸線樞轉(zhuǎn)，以便使其沖角適配于飛行模式（可變螺距槳葉或翼型）的必要性。這種需要，結(jié)合槳葉或翼型必須盡可能低地被一體化在盤上的事實，強制有力地減小了根部的體積。

5、為此，新一代槳葉或翼型的根部具有軸對稱的形狀以及減小的尺寸，這與現(xiàn)有技術(shù)的根部（如在文獻us?2013/0017093中描述的那些）不同，現(xiàn)有技術(shù)的根部在槳葉或翼型的下部部分的整個寬度上延伸。

6、這種軸對稱或者準(zhǔn)軸對稱的形狀更難以制造復(fù)合材料，特別地當(dāng)三維（3d）編織用于形成槳葉或者翼型的纖維增強時。

7、此外，新一代根部所經(jīng)受的機械載荷施加了額外的應(yīng)力。事實上，除了通常遇到的機械牽引和彎曲載荷（分別地由離心力和與物體的沖擊引起）之外，新一代根部可通過金屬殼體一體化到轉(zhuǎn)子盤中，這導(dǎo)致周向壓縮中的額外機械載荷。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，期望能夠提出一種用于生產(chǎn)具有緊湊根部的復(fù)合材料的航空器螺旋槳槳葉或翼型的解決方案，其能夠抵抗不同的機械載荷。

2、為此，本發(fā)明提出一種用于渦輪螺旋槳發(fā)動機的由復(fù)合材料制成的螺旋槳槳葉或翼型的制造方法，該螺旋槳槳葉或翼型包括由基質(zhì)致密化的纖維增強，該方法包括：

3、-?通過三維編織，生產(chǎn)單件纖維毛坯，該纖維毛坯具有在縱向方向和橫向方向上延伸的平坦形狀，該縱向方向和橫向方向分別地對應(yīng)于待制造的螺旋槳槳葉或翼型的翼展方向和翼弦方向，該纖維毛坯包括根部部分以及在縱向方向上從根部部分延伸和在橫向方向上在前緣部分與后緣部分之間延伸的空氣動力學(xué)輪廓部分；

4、-?形成用于獲得單件纖維預(yù)成型件的纖維部分，具有用于形成空氣動力學(xué)輪廓預(yù)成型件的空氣動力學(xué)輪廓部分，以及形成根部預(yù)成型件的所述根部部分，以及

5、-?用基質(zhì)致密化預(yù)成型件，以獲得復(fù)合材料的螺旋槳槳葉或翼型，具有由纖維預(yù)成型件組成和由基質(zhì)致密化的纖維增強，并且形成具有一體根部的單件，

6、其特征在于，纖維毛坯的根部部分包括未連接區(qū)域，該未連接區(qū)域在所述根部部分的自由端處界定了內(nèi)部的根部凹部開口，并且在縱向方向上延伸，并且其特征在于，纖維毛坯的形成包括將至少一個插入元件定位在內(nèi)部根部凹部中，以便形成燈泡形的根部預(yù)成型件部分。

7、因此，本發(fā)明的方法允許生產(chǎn)具有復(fù)合根部的螺旋槳槳葉或者翼型，該復(fù)合根部既緊湊又完美地適合于抵抗先前描述的不同機械載荷。事實上，根部的纖維增強部分是通過3d編織生產(chǎn)的，并且具有燈泡形狀，該燈泡形狀在其中心或其他地方被連接到空氣動力學(xué)輪廓的纖維增強部分。由此獲得了復(fù)合根部，該復(fù)合根部比現(xiàn)有技術(shù)的復(fù)合根部緊湊得多，并且該復(fù)合根部通常在空氣動力學(xué)輪廓的下部部分的整個寬度上延伸。在該復(fù)合根部中，存在定向在槳葉或翼型的翼展方向上的紗線，例如經(jīng)紗，其通過與3d編織相組合而賦予其牽引和彎曲方面良好的機械強度。此外，在復(fù)合根部中，存在定向在槳葉或翼型的翼弦方向上的紗線，例如緯紗，其在周向壓縮中賦予其良好的機械強度。

8、此外，燈泡形狀允許獲得具有軸對稱形狀或準(zhǔn)軸對稱形狀的根部，其與一體化到螺旋槳旋轉(zhuǎn)或螺距改變系統(tǒng)兼容。

9、因此，通過產(chǎn)生其中一體地形成根部部分的纖維增強，即，編織成單件，具有空氣動力學(xué)輪廓部分，確保部件的非常好的機械強度，特別是在根部和空氣動力學(xué)輪廓之間的連接處。

10、根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施方式，預(yù)成型件的致密化包括將纖維預(yù)成型件放置到具有待制造的螺旋槳槳葉或翼型的形狀的注入工具中，致密化還包括將樹脂注入到在注入工具中所保持的纖維預(yù)成型件中，通過熱處理將樹脂轉(zhuǎn)化成基質(zhì)，以及從模具中移除螺旋槳槳葉或翼型，從模具中移除包括抽出所述至少一個插入元件，以便獲得一個中空根部。

11、根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個實施方式，預(yù)成型件的致密化包括將纖維預(yù)成型件放置到具有待制造的螺旋槳槳葉或翼型的形狀的注入工具中，致密化還包括將樹脂注入到在注入工具中所保持的纖維預(yù)成型件中，通過熱處理將樹脂轉(zhuǎn)化成基質(zhì)，以及從模具中移除螺旋槳槳葉或翼型，以便獲得包括腔體的根部，其中所述至少一個注入元件膠合在所述腔體內(nèi)。

12、根據(jù)本發(fā)明的方法的一個方面，纖維毛坯的空氣動力學(xué)輪廓部分的下部部分包括未連接區(qū)域，該未連接區(qū)域界定了在所述空氣動力學(xué)輪廓部分的一個邊緣與內(nèi)部根部凹部之間的通道，所述內(nèi)部根部凹部在縱向方向上包括第一部分和第二部分，該第一部分的截面在根部部分的自由端與凹部的中間部分之間減小，該第二部分的截面在所述中間部分與空氣動力學(xué)輪廓部分之間增大，具有擴口形狀的插入元件的第一部分定位在內(nèi)部根部凹部的第一部分中，具有擴口形狀的插入元件的第二部分經(jīng)由存在于空氣動力學(xué)輪廓部分中的通道，定位在內(nèi)部根部凹部的第二部分中。

13、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，插入元件是由以下材料之一構(gòu)成的：金屬材料、樹脂和鹽。

14、本發(fā)明的目的還在于一種渦輪螺旋槳發(fā)動機的復(fù)合材料的螺旋槳槳葉或翼型，其包括由基質(zhì)致密化的纖維增強，螺旋槳槳葉或翼型包括，在翼展方向上的根部和空氣動力學(xué)輪廓，纖維增強包括具有三維編織的纖維預(yù)成型件，帶有存在于根部中的根部預(yù)成型件部分和，存在于空氣動力學(xué)輪廓中的空氣動力學(xué)預(yù)成型件部分，根部和空氣動力學(xué)輪廓預(yù)成型件部分通過三維編織彼此連接，其特征在于，纖維預(yù)成型件的根部預(yù)成型件部分包括未連接區(qū)域，該未連接區(qū)域界定了內(nèi)部根部凹部，該內(nèi)部根部凹部在根部的自由端處形成腔體開口。

15、根據(jù)本發(fā)明的螺旋槳槳葉或翼型的一個方面，它還包括至少一個插入元件，該插入元件膠合在螺旋槳槳葉或翼型的根部中存在的腔體內(nèi)。

16、根據(jù)本發(fā)明的螺旋槳槳葉或者翼型的一個方面，根部的腔體在翼展方向上包括第一部分和第二部分，該第一部分的截面在根部的自由端與凹部的中間部分之間減小，該第二部分的截面在所述中間部分與空氣動力學(xué)輪廓之間增大，插入元件的第一部分具有擴口形狀，存在于腔體的第一部分中，插入元件的第二部分具有擴口形狀，存在于腔體的第二部分中。

17、本發(fā)明還涵蓋一種包括多個根據(jù)本發(fā)明的螺旋槳槳葉或翼型的航空發(fā)動機，以及包括至少一個這種發(fā)動機的航空器。

技術(shù)特征：

1.一種用于渦輪螺旋槳發(fā)動機的由復(fù)合材料制成的螺旋槳槳葉或翼型（10）的制造方法，所述螺旋槳槳葉或翼型包括由基質(zhì)致密化的纖維增強，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)成型件的致密化包括將纖維預(yù)成型件（200）放置到具有待制造的螺旋槳槳葉或翼型的形狀的注入工具（300）中，所述致密化還包括將樹脂（360）注入到在注入工具（300）中所保持的纖維預(yù)成型件中，通過熱處理將樹脂轉(zhuǎn)化成基質(zhì)，以及從模具中移除螺旋槳槳葉（10）或翼型，從模具中移除包括移除所述至少一個插入元件（130），以便獲得中空根部（12）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)成型件的致密化包括將纖維預(yù)成型件（200）放置到具有待制造的螺旋槳槳葉或翼型的形狀的注入工具（300）中，所述致密化還包括將樹脂（360）注入到在所述注入工具（300）中所保持的纖維預(yù)成型件中，通過熱處理將樹脂轉(zhuǎn)化成基質(zhì)，以及從模具中移除螺旋槳槳葉或翼型，以便獲得包括腔體（24）的根部（22），其中，至少一個插入元件（130）被膠合在所述腔體內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述纖維毛坯（400）的空氣動力學(xué)輪廓部分（411）的下部部分包括未連接區(qū)域（407），所述未連接區(qū)域界定在所述空氣動力學(xué)輪廓部分的一個邊緣（400b）與內(nèi)部根部凹部（440）之間的通道（450），所述內(nèi)部根部凹部在縱向方向（dl）上包括第一部分（441）和第二部分（442），所述第一部分的截面在根部部分（412）的自由端（4122）與凹部的中間部分（443）之間減小，所述第二部分的截面在所述中間部分與空氣動力學(xué)輪廓部分（411）之間增大，插入元件（430）的具有擴口形狀的第一部分（431）定位在內(nèi)部根部凹部（440）的第一部分（441）中，所述插入元件的具有擴口形狀的第二部分（432）經(jīng)由存在于空氣動力學(xué)輪廓部分（411）中的通道（450），定位在內(nèi)部根部凹部的第二部分（442）中。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其中，所述插入元件（130、430）由以下材料之一構(gòu)成：金屬材料、樹脂和鹽。

6.一種渦輪螺旋槳發(fā)動機的由復(fù)合材料制成的螺旋槳（10）槳葉或翼型，所述螺旋槳（10）槳葉或翼型包括由基質(zhì)致密化的纖維增強，螺旋槳槳葉或翼型在翼展方向（dl）上包括根部（12）和空氣動力學(xué)輪廓（11），纖維增強包括具有三維編織的纖維預(yù)成型件（200），所述纖維預(yù)成型件具有存在于根部（12）中的根部預(yù)成型件部分（212）和存在于空氣動力學(xué)輪廓（11）中的空氣動力學(xué)輪廓部分（211），根部預(yù)成型件部分和空氣動力學(xué)輪廓預(yù)成型件部分通過三維編織彼此連接，其特征在于，所述纖維預(yù)成型件（200）的根部預(yù)成型件部分（212）包括未連接區(qū)域（106），所述未連接區(qū)域界定了內(nèi)部根部凹部（140），所述內(nèi)部根部凹部形成腔體（14），所述腔體（14）在根部（12）的自由端（12a）處開口，未連接區(qū)域在第一與第二連接部分（105，107）之間在橫向方向上延伸。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的螺旋槳槳葉或翼型（20），還包括至少一個插入元件（130），所述至少一個插入元件被膠合在螺旋槳槳葉或翼型的根部（22）中存在的腔體（24）內(nèi)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的螺旋槳槳葉或翼型（30），其中，所述根部（32）的腔體（34）在翼展方向（dl）上包括第一部分（341）和第二部分（342），所述第一部分的截面在根部（32）的自由端與凹部的中間部分之間減小，所述第二部分的截面在所述中間部分與空氣動力學(xué)輪廓（31）之間增大，插入元件（430）的第一部分（431）具有擴口形狀，存在于腔體（34）的第一部分（341）中，插入元件的第二部分（432）具有擴口形狀，存在于所述腔體的第二部分（342）中。

9.一種航空發(fā)動機，包括多個根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的螺旋槳槳葉或翼型。

10.一種航空器，包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)動機。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于渦輪螺旋槳發(fā)動機的螺旋槳槳葉或翼型（10），該螺旋槳槳葉或翼型由復(fù)合材料制成和包括基質(zhì)致密化的纖維增強，該螺旋槳槳葉或翼型在順翼展方向（D<subgt;L</subgt;）上包括根部（12）和空氣動力學(xué)輪廓（11）。該纖維增強包括具有三維編織的纖維預(yù)成型件，該纖維預(yù)成型件具有存在于根部（12）中的根部預(yù)成型件部分以及存在于空氣動力學(xué)輪廓（11）中的空氣動力學(xué)輪廓預(yù)成型件部分，根部和空氣動力學(xué)輪廓預(yù)成型件部分通過三維編織彼此連接。纖維預(yù)成型件的根部預(yù)成型件部分包括接合處的裂口，該裂口界定根部內(nèi)部的殼體，該殼體形成腔體（14），該腔體在根部（12）的自由端（12a）處開口。

技術(shù)研發(fā)人員：皮埃爾·讓·費夫雷·達西爾,克萊門特·皮埃爾·普斯泰克,文森特·梅森,馬特奧·米內(nèi)爾維諾
受保護的技術(shù)使用者：賽峰集團
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30