Заготовка и моноблочный лопаточный модуль для промежуточного корпуса газотурбинного двигателя

Изобретение относится к волокнистой заготовке для лопаточного модуля промежуточного корпуса газотурбинного двигателя. Волокнистую заготовку получают посредством трехмерного тканья. Волокнистая заготовка содержит единственное полотно, имеющее первый продольный участок, имеющий первый и второй противоположные концы и предназначенный для формирования первой лопатки. Волокнистая заготовка включает второй продольный участок, имеющий первый и второй противоположные концы и предназначенный для формирования второй лопатки. Первый поперечный участок соединяет первый и второй продольные участки через их первые концы и предназначены для формирования первой поперечной части лопаточного аппарата, такой как фланец или площадка. Изобретение обеспечивает повышение механических свойств изделий. 5 н. и 5 з.п. ф-лы, 26 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к волокнистой заготовке для лопаточного модуля из композитного материала промежуточного корпуса газотурбинного двигателя, а также к соответствующим моноблочному лопаточному модулю, промежуточному корпусу и газотурбинному двигателю.

Такую заготовку можно использовать для изготовления за одно целое лопаточных модулей, содержащих множество лопаток, а также поперечные части лопаточного аппарата, такие как фланцы или аэродинамические площадки. Такие модули, имеющие высокую жесткость, можно устанавливать в промежуточном корпусе, например, авиационного турбореактивного двигателя.

Уровень техники

Классический двухконтурный турбореактивный двигатель содержит вентилятор, выходящий из которого поток разделяется на поток первого контура, направляемый на компрессоры, камеру сгорания, а затем на турбины газотурбинного двигателя, и на поток второго контура, создающий основную часть тяги.

Поток второго контура проходит по тракту второго контура, расположенному между наружным корпусом реактивного двигателя и внутренним корпусом, в котором находится горячая часть газотурбинного двигателя. Эти два корпуса соединены между собой и удерживаются на месте при помощи промежуточного корпуса, содержащего внутреннюю ступицу, наружную обечайку и множество конструктивных радиальных стоек, соединяющих внутреннюю ступицу с наружной обечайкой. Кроме своей конструктивной функции, позволяющей выдерживать нагрузки, связанные с динамикой всего газотурбинного двигателя, некоторые из конструктивных стоек являются полыми и обеспечивают таким образом прокладку вспомогательного оборудования, такого как трубопроводы для текучих сред, электрические кабели или элементы передачи механической мощности.

Кроме того, такой газотурбинный двигатель содержит направляющий аппарат, состоящий из множества неподвижных лопаток, называемых OGV ("outlet guide vanes"), позволяющий направлять выходящий из вентилятора поток второго контура.

Чтобы уменьшить вес турбореактивных двигателей и число составляющих их деталей, были предложены промежуточные корпусы, которые выполняют функцию направляющего аппарата и в которых некоторые конструктивные стойки были заменены лопатками OGV. Однако в этом случае такие лопатки, кроме своей аэродинамической функции, должны обеспечивать также конструктивную функцию, для которой они обычно не предусмотрены.

Для повышения механической прочности таких лопаток было предложено, в частности, документе FR 2956876, выполнять модули в виде коробов, состоящих из двух лопаток, закрепленных тангенциально болтами на внутренних и наружных площадках. Однако, несмотря на улучшение, достигнутое при таком решении, жесткость всего такого модуля ограничена по причине тангенциальных болтовых соединений. Кроме того, такое решение все еще предполагает большое число деталей, в частности, крепежных деталей, которые стремятся сократить, чтобы получить еще больший выигрыш в весе и во времени обслуживания.

Таким образом, существует реальная потребность в волокнистой заготовке, лопаточном модуле, промежуточном корпусе и газотурбинном двигателе, которые не имеют недостатков, связанных с вышеупомянутыми известными системами.

Раскрытие изобретения

Объектом настоящего изобретения является волокнистая заготовка для лопаточного модуля промежуточного корпуса газотурбинного двигателя, полученная посредством трехмерного тканья. Эта заготовка содержит первый продольный участок, имеющий первый и второй противоположные концы и предназначенный для формирования первой лопатки, второй продольный участок, имеющий первый и второй противоположные концы и предназначенный для формирования второй лопатки, первый поперечный участок, соединяющий первый и второй продольные участки через их первые концы и предназначенный для формирования первой поперечной части лопаточного аппарата, такой как фланец или площадка.

В настоящем описании термины «продольный», «поперечный», «нижний», «верхний» и производные от них слова определены относительно главного направления лопаток, образующих модуль; термины «осевой», «радиальный», «тангенциальный», «внутренний», «наружный» и производные от них слова определены относительно главной оси промежуточного корпуса и газотурбинного двигателя.

Под «поперечной частью лопаточного аппарата» следует понимать часть модуля, по существу поперечную по отношению к лопаткам: речь может идти, в частности, о крепежном фланце, который должен опираться на наружную обечайку или на внутреннюю ступицу промежуточного корпуса и обеспечивать крепление модуля при помощи отверстий или крепежных лапок; речь может также идти об аэродинамической площадке, позволяющей тракту второго контура иметь гладкие стенки, не мешающие прохождению потока второго контура. Можно также предусмотреть и другие поперечные части лопаточных аппаратов.

Благодаря этой заготовке, можно выполнить моноблочный модуль, состоящий по меньшей мере из двух лопаток, соединенных одним из своих концов: такая моноблочная геометрия позволяет более эффективно распределить механические нагрузки на дуплет лопаток. В результате повышается общая жесткость модуля, что позволяет изготавливать менее массивные детали и получать существенную экономию во время работы. Выбор композитных материалов тоже дает значительный выигрыш в весе по сравнению с такими же деталями, но выполненными из металла или из керамики.

Кроме того, благодаря этой моноблочной концепции, значительно сокращается число изготавливаемых и соединяемых деталей: в частности, получают экономию в крепежных деталях и, следовательно, в их весе и стоимости.

Естественно, обслуживание такого моноблочного модуля тоже облегчается, поскольку сокращаются операции демонтажа: в частности, можно работать непосредственно под крылом с учетом менее многочисленных и более доступных креплений.

В некоторых вариантах осуществления заготовка дополнительно содержит второй поперечный участок, проходящий поперечно от второго конца первого продольного участка и предназначенный для формирования второй поперечной части лопаточного аппарата, и третий поперечный участок, проходящий поперечно от второго конца второго продольного участка и предназначенный для формирования третьей поперечной части лопаточного аппарата. Поскольку число встроенных деталей увеличивается, число необходимых креплений уменьшается: общая жесткость за счет этого повышается, сборка и демонтаж облегчаются, тогда как число отдельных деталей и вес уменьшаются еще больше.

В некоторых вариантах осуществления второй поперечный участок проходит, удаляясь от второго продольного участка, и третий поперечный участок проходит, удаляясь от первого продольного участка. За счет этого получают омегаобразную конструкцию.

В некоторых вариантах осуществления второй поперечный участок проходит в направлении второго продольного участка, и третий поперечный участок проходит, удаляясь от первого продольного участка. За счет этого получают конструкцию в виде короба.

В некоторых вариантах осуществления второй поперечный участок проходит в направлении второго продольного участка, и третий поперечный участок проходит в направлении первого продольного участка. При этом получают другую конструкцию короба, в которой второй и третий поперечные участки направлены друг к другу.

В некоторых вариантах осуществления второй и третий поперечные участки по меньшей мере частично перекрывают друг друга. Эта зона перекрывания имеет, таким образом, более значительные жесткость и толщину и, следовательно, обеспечивает лучшие возможности для сверления.

В других вариантах осуществления второй и третий поперечные участки расположены рядом один в продолжении другого. Этот вариант осуществления обеспечивает уменьшение габарита и веса.

В некоторых вариантах осуществления в зонах перекрывания перекрывающие друг друга участки склеивают вместе. Их можно также сшить.

В некоторых вариантах осуществления заготовка содержит первое и второе полотно, выполняемые совместным тканьем и содержащие зону соединения, образующую дополнительный поперечный участок, предназначенный для формирования поперечной части лопаточного аппарата, и зону разъединения, в которой первое полотно образует первый поперечный участок и первый продольный участок и в которой второе полотно образует второй продольный участок. Такое разъединение позволяет получить разветвленную геометрию.

В некоторых вариантах осуществления заготовка содержит по меньшей мере три продольных участка, предназначенных для формирования по меньшей мере трех лопаток. Естественно эту же технологию можно применять для групп из n лопаток.

В некоторых вариантах осуществления поперечные участки содержат больше слоев нитей и, следовательно, являются более толстыми, чем продольные участки. Таким образом, лопатки могут быть тонкими, чтобы эффективно выполнять свою аэродинамическую роль, тогда как поперечные части лопаточного аппарата могут быть более толстыми для обеспечения прочного крепления модуля.

В некоторых вариантах осуществления поперечные участки выполняют тканьем с удлинениями для формирования крепежных лапок. Эти удлинения могут быть боковыми и могут быть загнуты радиально для обеспечения осевого крепления поперечных частей лопаточного аппарата на промежуточном корпусе. Они могут быть также концевыми и могут быть загнуты радиально для обеспечения тангенциального крепления поперечных частей лопаточного аппарата на промежуточном корпусе.

В некоторых вариантах осуществления продольные участки выполняют тканьем с удлинениями для формирования крепежных лапок. Эти удлинения продолжают продольные участки в продольном направлении для обеспечения тангенциального крепления поперечных частей лопаточного аппарата на промежуточном корпусе.

В некоторых вариантах осуществления нити, используемые для тканья заготовки, являются углеродными нитями. Вместе с тем, речь может идти о любом типе нити, например, о стеклянной нити или о кевларовой нити.

В некоторых вариантах осуществления для трехмерного тканья заготовки можно применять переплетение типа интерлок 3D. Вместе с тем, тканье наружных поверхностей заготовки может быть в основном двухмерным тканьем, например, типа сатина.

Объектом настоящего изобретения является модуль для изготовления промежуточного корпуса газотурбинного двигателя, при этом указанный модуль содержит две продольные лопатки и поперечную часть лопаточного аппарата, такую как фланец или площадку, соединяющую обе лопатки на одном из их концов, при этом указанный модуль является моноблочной деталью.

Благодаря этой моноблочной геометрии, включающей в себя по меньшей мере две лопатки и поперечную часть лопаточного аппарата, обеспечивают вышеуказанные преимущества с точки зрения механической прочности, веса, стоимости, легкости демонтажа и применения.

В некоторых вариантах осуществления этот модуль выполняют из композитного материала на основании волокнистой заготовки согласно вышеупомянутым вариантам осуществления, при этом упомянутой заготовке придают форму и погружают в матрицу.

В некоторых вариантах осуществления матрица является органической. В частности, речь может идти об эпоксидной смоле.

В других вариантах осуществления матрица является керамической.

Объектом настоящего изобретения является также промежуточный корпус для газотурбинного двигателя, содержащий множество модулей согласно вышеупомянутым вариантам осуществления, расположенных в угловом направлении между внутренней ступицей и наружной обечайкой.

В некоторых вариантах осуществления промежуточный корпус содержит модули, имеющие разные конфигурации, выбранные среди конфигураций согласно вышеупомянутым вариантам осуществления, чтобы соответствовать особенностям каждой зоны промежуточного корпуса, в частности, с точки зрения механических нагрузок или доступности для демонтажа.

В частности, в некоторых вариантах осуществления некоторые модули расположены валетом внутри промежуточного корпуса.

Наконец, объектом настоящего изобретения является газотурбинный двигатель, содержащий промежуточный корпус согласно вышеупомянутым вариантам осуществления.

Вышеупомянутые, а также другие отличительные признаки и преимущества будут более очевидны из нижеследующего подробного описания примеров осуществления заготовки, модуля, промежуточного корпуса и газотурбинного двигателя со ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

Прилагаемые чертежи являются схематичными и призваны прежде всего иллюстрировать принципы изобретения.

На этих чертежах на различных фигурах идентичные элементы (или части элемента) имеют одинаковые обозначения. Кроме того, элементы (или части элемента), принадлежащие к разным примерам осуществления, но имеющие аналогичную функцию, имеют на фигурах цифровые обозначения, увеличенные на 100, 200 и т.д.

На фиг. 1 показан газотурбинный двигатель в соответствии с изобретением вид в разрезе;

на фиг. 2 показан промежуточный корпус согласно первому варианту осуществления, вид спереди;

на фиг. 3A-E показан первый пример модуля в соответствии с изобретением:

на фиг. 3A и 3B показаны две версии такого модуля, вид в перспективе;

на фиг. 3C показано соответствующее колесо в комплекте;

на фиг. 3D показана заготовка на плоскости;

на фиг. 3E представлено придание формы заготовке;

на фиг. 4A-F представлен второй пример модуля в соответствии с изобретением:

на фиг. 4A показан такой модуль, вид в перспективе;

на фиг. 4B показано соответствующее колесо в комплекте;

на фиг. 4C показана заготовка на плоскости;

на фиг. 4D показано придание формы заготовке;

на фиг. 4E и 4F представлены версии крепления модуля;

на фиг. 5A-E показан третий пример модуля в соответствии с изобретением:

на фиг. 5A показан такой модуль, вид в перспективе;

на фиг. 5B показано соответствующее колесо в комплекте;

на фиг. 5C показана заготовка на плоскости;

на фиг. 5D и 5E показаны две версии придания формы заготовке;

на фиг. 6A-H показан четвертый пример модуля в соответствии с изобретением:

на фиг. 6A показан такой модуль, вид в перспективе;

на фиг. 6B показано соответствующее колесо в комплекте;

на фиг. 6C показана заготовка на плоскости;

на фиг. 6D показано придание формы заготовке;

на фиг. 6E представлена схема тканья разъединения;

на фиг. 6F показана версия придания формы заготовке;

на фиг. 6G показана версия осуществления модуля;

на фиг. 6H показано придание формы в этой версии.

Осуществление изобретения

Для конкретизации изобретения ниже подробно представлены примеры осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи. Следует однако напомнить, что изобретение не ограничивается этими примерами.

На фиг. 1 в разрезе по вертикальной плоскости, проходящей через его главную ось А, показан турбореактивный двигатель 1 в соответствии с изобретением. От входа к выходу он содержит вентилятор 2, компрессор 3 низкого давления, компрессор 4 высокого давления, камеру 5 сгорания, турбину 6 высокого давления и турбину 7 низкого давления. В своей входной части этот турбореактивный двигатель 1 содержит наружный корпус 8 и внутренний корпус 9, ограничивающие два концентричных тракта, тракт I первого контура и тракт II второго контура. Наружный 8 и внутренний 9 корпусы соединены промежуточным корпусом 10.

Во время работы внутренний корпус 9 делит поток, ускоряемый вентилятором 2, на поток первого контура, проходящий по тракту I и питающий компрессоры 3, 4, камеру 5 сгорания и турбины 6, 7, и на поток второго контура, проходящий по тракту II и выходящий из турбореактивного двигателя, создавая таким образом основную часть тяги.

Такой промежуточный корпус 10 показан схематично спереди на фиг. 2. Он содержит внутреннюю ступицу 11, закрепленную на внутреннем корпусе 9, и наружную обечайку 12, закрепленную на наружном корпусе 8. Внутренняя ступица 11 и наружная обечайка 12 соединены радиально, с одной стороны, конструктивными стойками 13 и, с другой стороны, лопатками 21 направляющего аппарата, называемыми лопатками OGV (от "outlet guide vanes"), сгруппированными в дуплеты внутри моноблочных модулей 20.

Конструктивные стойки 13 являются полыми и позволяют прокладывать в них вспомогательное оборудование между рабочей зоной двигателя, заключенной во внутреннем корпусе 9, и периферией двигателя 1. Такое вспомогательное оборудование включает в себя, в частности, гидравлические трубопроводы, пневматические трубопроводы, электрические кабели или валы передачи механической мощности. Предпочтительно эти конструктивные стойки расположены на 6 часов и на 12 часов по отношению к оси А турбореактивного двигателя 1, то есть в вертикальной плоскости, где сконцентрировано большинство механических нагрузок, создаваемых собственным весом турбореактивного двигателя 1.

На фиг. 3A-3E представлен первый пример модуля для такого промежуточного корпуса 10. На фиг. 3A видно, что модуль 20 согласно первому примеру имеет общую форму в виде U. Он содержит две продольные лопатки 21 и поперечную часть 26 лопаточного аппарата, соединяющую две лопатки 21 на их верхних концах.

В зависимости от типа крепления модуля 20 на промежуточном корпусе 10 на уровне этой поперечной части 26 лопаточного аппарата, последняя может представлять собой аэродинамическую площадку, образующую гладкую стенку для тракта II второго контура газотурбинного двигателя 1, или фланец крепления модуля 20 на промежуточном корпусе 10. В частности, если поперечная часть 26 лопаточного аппарата не имеет креплений или имеет крепления, не выходящие в тракт II, такие как осевые или тангенциальные крепления, поперечная часть 26 лопаточного аппарата может выполнять роль площадки. Если же поперечная часть 26 лопаточного аппарата требует крепления, выходящего в тракт II, в частности, в случае радиального крепления, поперечная часть 26 лопаточного аппарата будет выполнять роль фланца, тогда как аэродинамическую площадку необходимо наложить на поперечную часть 26 лопаточного аппарата, чтобы скрыть эти крепления. Такие примеры будут представлены ниже в связи с описанием второго варианта осуществления.

В данном случае лопатки 21 имеют свободные концы; то есть нижние концы, и удлинения 22, содержащие отверстия 23 и выполненные с возможностью захождения в основание, закрепленное на промежуточном корпусе 10, для обеспечения крепления модуля: таким образом, модуль 20 удерживается тангенциально при помощи элементов крепления, таких как болты, заходящие в отверстия 23.

На фиг. 3B показана версия осуществления U-образного модуля 20', которая предполагает конфигурацию расположения валетом с версией, показанной на фиг. 3A: этот модуль 20' тоже содержит две лопатки 21' и поперечную часть 26' лопаточного аппарата, но последняя в данном случае соединяет нижние концы лопаток 21'. Кроме того, в данном случае ветви U слегка расходятся, тогда как в версии на фиг. 3A они слегка сходились; действительно, эти наклоны обеспечивают радиальное расположение лопаток 21 и 21' в промежуточном корпусе 10.

На фиг. 3C показано укомплектованное колесо 30, состоящее из модулей 20 и 20' и предназначенное для установки в промежуточном корпусе 10. Это колесо 30 содержит последовательность модулей, чередующихся в соответствии с версией на фиг. 3A или с версией на фиг. 3B: это расположение валетом позволяет повысить жесткость всего колеса. Кроме того, модули 20, 20' расположены таким образом, чтобы промежуток между лопатками 21, 21' был по существу одинаковым вдоль всего колеса. Свободные секторы 31 и 32, расположенные соответственно на 6 часов и на 12 часов относительно главной оси А, соответствуют положению конструктивных стоек 13 промежуточного корпуса 10. Внутренние 33 и наружные 34 свободные секторы, расположенные соответственно между нижними 26' и верхними 26 поперечными частями модулей 20, 20', можно заполнить во время монтажа колеса 30 в промежуточном корпусе 10 аэродинамическими панелями (не показаны), позволяющими укомплектовать стенку вторичного тракта II.

На фиг. 3D на плоскости показана заготовка 40, выполненная посредством трехмерного тканья и позволяющая реализовать этот первый пример модуля 20. На фиг. 3E показано придание формы этой заготовке 40, чтобы получить модуль 20. От входа к выходу, то есть справа налево на фигурах, эта заготовка 40 содержит первый продольный участок 41, который впоследствии образует первую лопатку 21, поперечный участок 46, который образует поперечную часть 26 лопаточного аппарата, и второй продольный участок 42, который образует вторую лопатку 21 модуля 20.

Эта заготовка 40 выполнена из полотна, полученного путем трехмерного тканья из углеродных волокон с переплетением типа интерлок 3Д. Двухмерное тканье с переплетением типа сатина применяют только для выполнения поверхностей заготовки 40. Чтобы получить тонкие лопатки 21 и более толстые поперечные части 26 лопаточного аппарата, поперечный участок 46 заготовки 40 содержит большее число слоев нитей, чем продольные участки 41 и 42: способы тканья, обеспечивающие такое изменение толщины и числа слоев, известны в области трехмерного тканья. После выполнения тканьем этого полотна его необходимо разрезать и придать ему форму для получения желаемой геометрии модуля. Эти операции осуществляют при помощи компьютера. Соответствующие алгоритмы позволяет рассчитать выкройку заготовки 40, которую необходимо вырезать в вытканном полотне. Кроме того, при помощи алгоритмов вычисляют направляющую кривую, вдоль которой необходимо осуществлять деформацию.

После вырезания заготовку 40 увлажняют для ее смягчения и облегчения смещения нитей. После этого, в соответствии с рассчитанной направляющей кривой, заготовку 40 помещают в пресс-форму, внутреннее пространство которой соответствует необходимой геометрии заготовки 40. В этом примере осуществления, как показано стрелками на фиг. 3E, формование в основном состоит в сгибании продольных участков 41, 42 относительно поперечного участка 46.

После этого заготовку 40 сушат для придания ей жесткости, что позволяет зафиксировать геометрию, полученную во время формования. Наконец, заготовку 40 помещают в пресс-форму для литья под давлением, соответствующую размерам конечного модуля, в которую нагнетают матрицу, в данном случае эпоксидную смолу. Такое литье под давлением можно, например, осуществлять при помощи известного способа RTM ("resin transfer molding"). По завершении этого этапа получают модуль 20 из композитного материала, состоящий из заготовки 40, вытканной из углеродных нитей и погруженной в эпоксидную матрицу. В случае необходимости, этот способ можно дополнить этапами механический обработки для окончательной отделки модуля 20.

На фиг. 4A-4F показан второй пример модуля для промежуточного корпуса 10. На фиг. 4A видно, что модуль 120 согласно этому второму примеру имеет общую форму буквы омега. Он содержит две продольные лопатки 121, верхнюю поперечную часть 126 лопаточного аппарата, соединяющую обе лопатки 121 на их верхних концах, и две нижние поперечные части 127 лопаточного аппарата, каждая из которых проходит поперечно от нижнего конца лопатки 121 в противоположных направлениях.

На фиг. 4A нижние поперечные части 127 лопаточного аппарата содержат радиальные отверстия 129, обеспечивающие крепление модуля 120 на промежуточном корпусе 10. Эти нижние поперечные части 127 лопаточного аппарата имеют форму крепежных фланцев, которые требует установки аэродинамических площадок над фланцами 127, чтобы скрыть крепежные элементы, которые без этого будут выступать в тракт II второго контура.

На фиг. 4E показана версия крепления, согласно которой нижние поперечные части 127' лопаточного модуля 120 имеют боковые удлинения 128', образующие крепежные лапки с осевыми отверстиями 129'. Крепежные элементы предусмотрены под нижними поперечными частями 127 лопаточного аппарата, поэтому они не выступают в тракт II второго контура, и нижние поперечные части 127' лопаточного аппарата могут выполнять роль площадок.

Это же относится и ко второй версии крепления на фиг. 4F, где нижние поперечные части 127'' модуля 120'' имеют концевые удлинения 128'', образующие крепежные лапки с тангенциальными отверстиями 129''.

Хотя это на фигурах не показано, необходимо отметить, что верхняя поперечная часть 126 лопаточного аппарата тоже имеет несколько возможностей крепления и, в частности, крепления типа вышеупомянутых радиального и осевого креплений.

Необходимо также отметить, что можно тоже предусмотреть вариант расположения валетом наподобие модуля 20' на фиг. 3B.

На фиг. 4B показано укомплектованное колесо 130, состоящее из модулей 120 и предназначенное для установки в промежуточном корпусе. Это колесо 130 содержит последовательность смежных модулей, расположенных таким образом, чтобы промежуток между лопатками 121 был по существу одинаковым вдоль всего колеса 130. Свободные секторы 131 и 132, расположенные соответственно на 6 часов и на 12 часов относительно главной оси A, соответствуют положению конструктивных стоек 13 промежуточного корпуса 10. Внутренние 133 и наружные 134 свободные секторы, расположенные соответственно между нижними 127 и верхними 126 поперечными частями модулей 120, можно заполнить во время монтажа колеса 130 в промежуточном корпусе 10 аэродинамическими панелями (не показаны), позволяющими укомплектовать стенку тракта II второго контура.

На фиг. 4C на плоскости показана заготовка 140, выполненная посредством трехмерного тканья и позволяющая реализовать этот второй пример модуля 120. На фиг. 4D показано придание формы этой заготовке 140, чтобы получить модуль 120. От входа к выходу, то есть справа налево на фигурах, эта заготовка 140 содержит первый поперечный участок 146, который впоследствии образует нижнюю поперечную часть 127 лопаточного аппарата, первый продольный участок 141, который впоследствии образует первую лопатку 121, второй поперечный участок 147, который образует верхнюю поперечную часть 126 лопаточного аппарата, второй продольный участок 142, который образует вторую лопатку 121, и третий поперечный участок 148, который образует вторую нижнюю поперечную часть 127 лопаточного модуля 120.

Тканье и придание формы этой заготовке 140, а также способ формования модуля аналогичны первому примеру осуществления, и их подробное описание опускается. В этом примере осуществления, как показано стрелками на фиг. 4D, придание формы в основном состоит в сгибании продольных участков 141, 142 относительно второго поперечного участка 147 и в сгибании первого и третьего поперечных участков 146 и 148 противоположно друг другу.

На фиг. 5A-5E представлен третий пример модуля для промежуточного корпуса 10. На фиг. 5A видно, что модуль 220 согласно этому третьему примеру имеет форму короба. Он содержит две продольные лопатки 221, верхнюю поперечную часть 226 лопаточного аппарата, соединяющую обе лопатки 221 на их верхних концах, и две нижние поперечные части 227а и 227b, при этом первая часть 227а проходит между нижними концами лопаток 221, а вторая проходит поперечно от нижнего конца одной из лопаток 221 наружу модуля 120.

Различные версии крепления этого модуля 220 аналогичны описанным выше, и их повторное описание опускается.

Следует также отметить, что можно тоже предусмотреть версию расположения валетом по примеру модуля 20' на фиг. 3B.

На фиг. 5B показано укомплектованное колесо 230, состоящее из модулей 220 и предназначенное для установки в промежуточном корпусе 10. Это колесо 230 содержит последовательность смежных модулей 220, расположенных таким образом, чтобы промежуток между лопатками 221 был по существу одинаковым вдоль всего колеса 230. Свободные секторы 231 и 232, расположенные соответственно на 6 часов и на 12 часов относительно главной оси А, соответствуют положению конструктивных стоек 13 промежуточного корпуса 10. Наружные свободные секторы 234, расположенные соответственно между верхними поперечными частями 226 модулей 220, можно заполнить во время монтажа колеса 230 в промежуточном корпусе 10 аэродинамическими панелями (не показаны), позволяющими укомплектовать стенку тракта II второго контура. При этом следует отметить, что в данном случае геометрия этого модуля 220 не оставляет свободным ни одного внутреннего сектора.

На фиг. 5C на плоскости показана заготовка 240, выполненная посредством трехмерного тканья и позволяющая реализовать этот третий пример модуля 220. На фиг. 5D показано придание формы этой заготовке 240, чтобы получить модуль 220. От входа к выходу, то есть справа налево на фигурах, эта заготовка 240 содержит первый поперечный участок 246, который впоследствии образует первую нижнюю поперечную часть 227а лопаточного аппарата и нижний участок второй нижней поперечной части 227b лопаточного аппарата, первый продольный участок 241, который впоследствии образует первую лопатку 221, второй поперечный участок 247, который образует верхнюю поперечную часть 226 лопаточного аппарата, второй продольный участок 242, который образует вторую лопатку 221, и третий поперечный участок 248, который образует вторую нижнюю поперечную часть 227b лопаточного модуля 220.

Тканье и придание формы этой заготовке 240, а также способ формования модуля аналогичны первому примеру осуществления, и их подробное описание опускается. В этом примере осуществления, как показано стрелками на фиг. 5D, придание формы в основном состоит в сгибании продольных участков 241, 242 относительно второго поперечного участка 247 и в загибании третьего поперечного участка 248 наружу, затем в загибании первого поперечного участка 246 на третий поперечный участок 248. В этой зоне перекрывания первый и третий поперечные участки 246 и 248 можно скрепить друг с другом, в частности, при помощи клея.

Согласно версии, показанной на фиг. 5E, заготовка 240' содержит те же участки 246', 241', 247', 242', 248', что и в предыдущем примере, и отличается только приданием формы. Действительно, в этой версии третий поперечный участок 248' загибают внутрь, образуя таким образом, верхнюю часть первой нижней поперечной части 227а' лопаточного аппарата, и первый поперечный участок 246' загибают на третий поперечный участок 248', образуя таким образом нижнюю часть первой нижней поперечной части 227а' лопаточного аппарата и вторую нижнюю поперечную часть 227b' лопаточного аппарата.

На фиг. 6A-6H представлен четвертый пример модуля для промежуточного корпуса 10. На фиг. 6A видно, что модуль 320 согласно этому четвертому примеру содержит первую и вторую продольные лопатки 321а и 321b, первую верхнюю поперечную часть 326а лопаточного аппарата, проходящую поперечно от верхнего конца второй лопатки 321b наружу модуля, вторую верхнюю поперечную часть 326b лопаточного аппарата, соединяющую обе лопатки 321а и 321b на их верхних концах, первую нижнюю поперечную часть 327а, походящую между нижними концами лопаток 321а и 321b, и вторую нижнюю поперечную часть 327b лопаточного аппарата, проходящую поперечно от нижнего конца первой лопатки 321а наружу модуля 320.

Различные версии крепления этого модуля 320 аналогичны описанным выше, и их повторное описание опускается.

Следует также отметить, что можно тоже предусмотреть версию расположения валетом по примеру модуля 20' на фиг. 3B.

На фиг. 6B показано укомплектованное колесо 330, состоящее из модулей 320 и предназначенное для установки в промежуточном корпусе 10. Это колесо 330 содержит последовательность смежных модулей 320, расположенных таким образом, чтобы промежуток между лопатками 321а, 321b был по существу одинаковым вдоль всего колеса 330. Свободные секторы 331 и 332, расположенные соответственно на 6 часов и на 12 часов относительно главной оси А, соответствуют положению конструктивных стоек 13 промежуточного корпуса 10. При этом следует отметить, что в данном случае геометрия этого модуля 320 не оставляет свободным ни одного внутреннего или наружного сектора.

На фиг. 6C на плоскости показана заготовка 340, выполненная посредством трехмерного тканья и позволяющая реализовать этот четвертый пример модуля 320. На фиг. 6D показано придание формы этой заготовке 340 для получения модуля 320. Эта заготовка 340 содержит первое полотно 340а и второе полотно 340b, выполненные путем совместного тканья и имеющие короткую зону соединения L и длинную зону разъединения D.

Способы тканья, обеспечивающие такое разъединение, известны в области трехмерного тканья. На фиг. 6E схематично показан пример такого тканья с разъединением. В зоне соединения L полотна 340а и 340b получают путем совместного тканья при помощи общих нитей утка, проходящих через всю толщу комплекса, образованного первым полотном 340а и вторым полотном 340b, чтобы соединить между собой все слои нитей основы. В зоне разъединения D полотна 340а и 340b получают путем совместного тканья при помощи отдельных нитей утка для каждого полотна 340а и 340b, чтобы оставить плоскости разъединения между первым полотном 340а и вторым полотном 340b.

От входа к выходу, то есть справа налево на фигурах, эта заготовка 340 содержит зону соединения L с первым поперечным участком 346, который впоследствии образует первую верхнюю поперечную часть 326а лопаточного аппарата, затем зону разъединения, для первого полотна 340а, со вторым поперечным участком 347, который образует вторую верхнюю поперечную часть 326b лопаточного аппарата, первый продольный участок 341, который образует первую лопатку 321а, и третий поперечный участок 348, который образует верхнюю часть второй нижней поперечной части 327b лопаточного аппарата, и, для второго полотна 340b, второй продольный участок 342, который впоследствии образует вторую лопатку 321b, и второй поперечный участок 349, который образует первую нижнюю поперечную часть 327 лопаточного аппарата и нижнюю часть второй нижней поперечной части 327b лопаточного аппарата.

Кроме вышеупомянутого разъединения, тканье и придание формы этой заготовке 340, а также способ формования модуля аналогичны первому примеру осуществления, и их подробное описание опускается. В этом примере осуществления, как показано стрелками на фиг. 6D, придание формы в основном состоит в сгибании продольных участков 341, 342 каждого полотна 340а, 340b относительно первого и второго поперечного участка 346 и 347, в загибании третьего поперечного участка 348 наружу, затем в загибании четвертого поперечного участка 346 на третий поперечный участок 348.

Здесь тоже возможна версия, аналогичная показанной на фиг. 5E: согласно этой версии, показанной на фиг. 6F, третий поперечный участок 348' загибают внутрь, и четвертый поперечный участок 349' загибают на третий поперечный участок 348'.

В другой версии, показанной на фиг. 6G и 6H, нижние поперечные части 327'' и 327b'' модуля 320'' не перекрывают друг друга и продолжают друг друга, будучи расположенными рядом друг с другом. Таким образом, во время придания формы заготовке 340'' четвертый поперечный участок 349'' загибают в сторону находящегося рядом третьего поперечного участка 348'', но не перекрывая этот участок.

Описанные в настоящей заявке варианты осуществления представлены в качестве иллюстративных и неограничивающих примеров, и при ознакомлении с этим описанием специалист может вносить изменения в эти варианты осуществления или предусматривать на их основании другие варианты, не выходя за рамки объема изобретения.

Кроме того, различные отличительные признаки этих вариантов или примеров осуществления можно применять отдельно или комбинировать между собой. При применении в комбинации эти признаки можно комбинировать, как было описано выше, или по-другому, поскольку изобретение не ограничивается конкретными комбинациями, представленными в настоящей заявке. В частности, если только не указано иное, отличительный признак, описанный для одного варианта или примера осуществления, можно аналогично применять для другого варианта или примера осуществления.

1. Волокнистая заготовка для лопаточного модуля промежуточного корпуса газотурбинного двигателя, полученная посредством трехмерного тканья, отличающаяся тем, что содержит единственное полотно, имеющее:

первый продольный участок (41), имеющий первый и второй противоположные концы и предназначенный для формирования первой лопатки (21),

второй продольный участок (42), имеющий первый и второй противоположные концы и предназначенный для формирования второй лопатки (21),

первый поперечный участок (46), соединяющий первый и второй продольные участки (41, 42) через их первые концы и предназначенный для формирования первой поперечной части (26) лопаточного аппарата, такой как фланец или площадка.

2. Волокнистая заготовка для лопаточного модуля промежуточного корпуса газотурбинного двигателя, полученная посредством трехмерного тканья и содержащая:

первый продольный участок (41), имеющий первый и второй противоположные концы и предназначенный для формирования первой лопатки (21),

второй продольный участок (42), имеющий первый и второй противоположные концы и предназначенный для формирования второй лопатки (21),

первый поперечный участок (46), соединяющий первый и второй продольные участки (41, 42) через их первые концы и предназначенный для формирования первой поперечной части (26) лопаточного аппарата, такой как фланец или площадка,

отличающаяся тем, что содержит первое (340а) и второе (340b) полотно, выполненные совместным тканьем и содержащие:

зону разъединения (D), в которой первое полотно (340a) образует первый поперечный участок (347) и первый продольный участок (341), при этом второе полотно (340b) образует второй продольный участок (342), и

зону соединения (L), образующую дополнительный поперечный участок (346), предназначенный для формирования поперечной части (326a) лопаточного аппарата.

3. Заготовка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит второй поперечный участок (146), проходящий поперечно от второго конца первого продольного участка (141) и предназначенный для формирования второй поперечной части (127) лопаточного аппарата, и

третий поперечный участок (148), проходящий поперечно от второго конца второго продольного участка (142) и предназначенный для формирования третьей поперечной части (127) лопаточного аппарата.

4. Заготовка по п. 3, отличающаяся тем, что второй поперечный участок (146) проходит, удаляясь от второго продольного участка (142), а третий поперечный участок (148) проходит, удаляясь от первого продольного участка (141).

5. Заготовка по п. 3, отличающаяся тем, что второй поперечный участок (246) проходит в направлении второго продольного участка (242), а третий поперечный участок (248) проходит, удаляясь от первого продольного участка (241).

6. Заготовка по п. 3, отличающаяся тем, что второй поперечный участок (246’) проходит в направлении второго продольного участка (242’), а третий поперечный участок (248’) проходит в направлении первого продольного участка (241’).

7. Заготовка по п. 5 или 6, отличающаяся тем, что второй и третий поперечные участки (246, 248) по меньшей мере частично перекрывают друг друга.

8. Модуль для выполнения промежуточного корпуса газотурбинного двигателя, при этом указанный модуль (20) содержит две продольные лопатки (21) и поперечную часть (26) лопаточного аппарата, такую как фланец или площадку, соединяющую обе лопатки (21) на одном из их концов, отличающийся тем, что он является моноблочной деталью, выполненной из композитного материала на основании волокнистой заготовки (40) по п. 1 или 2, при этом упомянутой заготовке (40) была придана форма в пресс-форме, и она была погружена в матрицу, предпочтительно органического типа.

9. Промежуточный корпус газотурбинного двигателя, отличающийся тем, что содержит множество модулей (20) по п. 8, расположенных в угловом направлении между внутренней ступицей (11) и наружной обечайкой (12).

10. Газотурбинный двигатель, отличающийся тем, что содержит промежуточный корпус (10) по п. 9.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к заполнителям полости на закруглении в конструкциях из композиционного материала (КМ). Во время выполнения заготовки для заполнителя полости получают участки ленты из КМ посредством конструкции для выполнения предварительной заготовки, которая содержит матрицу.

Тканая заготовка для усиленного композиционного материала может быть соткана плоской и сложена в определенную форму. Заготовка имеет неосевое усиление с по меньшей мере одним выступом и/или основанием, проходящим в неосевой или наклонной (не равной 0/90 градусов) ориентации относительно основных волокон/утка.

Изобретение относится к технологии производства гибридного армированного сложнокомпозитного малогорючего полиэтиленового пластика с, по меньшей мере, частичным использованием вторичного сырья, в том числе многослойных упаковочных пленок.

Изобретение относится к устройству для управляемой укладки пучков упрочняющих волокон. Техническим результатом является повышение объемной доли волокон в волокнистых заготовках.

Изобретение относится к способу изготовления волокнистой заготовки путем укладки пучков упрочняющих волокон на поверхность. Техническим результатом является повышение объемной доли волокон в волокнистых заготовках.

Изобретение может быть использовано в аэрокосмической промышленности. Отверждаемый композитный материал содержит по меньшей мере один структурный слой армирующих волокон, пропитанных отверждаемой смолистой матрицей, и по меньшей мере одну проводящую композитную частицу, расположенную рядом или вблизи с указанными армирующими волокнами.

Изобретение относится к узлу тканой заготовки и к способу изготовления тканой заготовки. Для тканых заготовок, например используемых для корпусов вентиляторов двигателя реактивного воздушного летательного аппарата, могут потребоваться дополнительные элементы жесткости для повышения прочностной и/или динамической характеристики узла заготовки, а также для выполнения функции мест крепления.

Изобретение относится к способу изготовления лопасти винта. Техническим результатом является повышение качества изготовления лопасти винта, образованной из двух частей из различных материалов.

Изобретение относится к производству изделий из полимерных композиционных материалов, которые могут быть использованы в качестве многожильных сердечников проводов, арматуры в бетонных строительных конструкциях, для частичной или полной замены металлической арматуры в железобетонных изделиях и конструкциях и т.п.

Изобретение относится к способу изготовления лопасти ротора, а также к устройству для изготовления заготовок для изготовления лопасти ротора. Согласно способу изготавливается заготовка в виде текстильного полуфабриката из ряда плоских элементов структурных нетканых матов, предпочтительно для использования при последующей вакуумной инфузии.

Изобретение относится к способу изготовления изогнутой сотовой структуры (10). Способ включает в себя выполнение следующих операций:- создание растягиваемой волоконной структуры (100) путем многослойной прошивки множества слоев нитей основы и множества слоев нитей утка; создаваемая волоконная структура содержит несоединенные зоны, проходящие по всей глубине волоконной структуры, разделенные друг от друга соединяющими зонами, которые соединяют множество слоев нитей утка. Причем часть соединений смещена на одну или несколько нитей в направлении, параллельном направлению слоев нитей утка, между каждой серией данных плоскостей;- пропитку волоконной структуры (100) смолой, являющейся прекурсором требуемого материала;- растягивание волоконной структуры (100) на зажимном приспособлении (50) для формирования ячеек в волоконной структуре в каждой несвязанной зоне (110). При этом зажимное приспособление (50) имеет форму, соответствующую требуемой изогнутой форме производимой сотовой структуры (10); и осуществляют полимеризацию смолы волоконной структуры для создания изогнутой сотовой структуры с множеством ячеек. Технический результат, достигаемый при использовании способа по изобретению, заключается в том, чтобы создавать системы шумопоглощения, обладающие пониженным весом конструктивных элементах в сборных изделиях многослойных конструкций. 9 з.п. ф-лы, 36 ил.

Изобретение относится к волокнистой заготовке для лопаточного модуля промежуточного корпуса газотурбинного двигателя. Волокнистую заготовку получают посредством трехмерного тканья. Волокнистая заготовка содержит единственное полотно, имеющее первый продольный участок, имеющий первый и второй противоположные концы и предназначенный для формирования первой лопатки. Волокнистая заготовка включает второй продольный участок, имеющий первый и второй противоположные концы и предназначенный для формирования второй лопатки. Первый поперечный участок соединяет первый и второй продольные участки через их первые концы и предназначены для формирования первой поперечной части лопаточного аппарата, такой как фланец или площадка. Изобретение обеспечивает повышение механических свойств изделий. 5 н. и 5 з.п. ф-лы, 26 ил.

Наверх