[发明专利]用于加强复合材料部件和包括具有减少厚度的部分的纤维结构

说明书

背景技术

本发明涉及由复合材料制造部件，并且更特别地涉及制造用于这种部件的加强纤维结构。

本发明应用的特别领域在于制造结构复合材料的部件，即，具有由基质所致密的纤维加强结构的部件。复合材料可以制造总重量比由金属制造时相同部件的总重量更少的部件。

在通过多层编织制造纤维结构，以产生用于复合材料部件，诸如用于航空发动机叶片的纤维加强的范围中，在结构的编织期间必须抽回经向和纬向中的纱线，以匹配例如，在固定中或在叶片后缘中部件厚度的减少，以获得具有叶片的准最终形状(即，具有它的“干净形状”)和尺寸的纤维预制件。在编织期间通过这种方式抽回纱线导致在纤维结构的表面局部地存在非编织的纱线(即，导致漂浮的纱线)，这些纱线随后在第二操作期间被切割。

切割在结构表面的这些纤维局部地导致纤维未对准，和因此一旦基质已经沉积到基质材料丰富的部件中区域，该区域是部件材料中微裂纹的潜在来源。

此外，因为在织物表面存在的编织，例如缎纹编织，在已经从纤维取出的纱线的最后联锁点后存在的所有漂浮的纱线需要被切割，由此局部地导致纤维密度的显著变化。

发明内容

由此期望能够有可用的纤维结构，特别地在具有减少厚度的其部分中，其具有待要被制造的复合材料部件的准最终形状和尺寸，并且期望在这种部分中可以具有规律的和最小变化纤维密度的表面状态。

为此，本发明提供了用于加强复合材料部件的纤维结构，通过第一多层纱线和第二多层纱线之间的多层编织将所述结构编织为单件，纤维结构包括减少厚度的至少一部分。

该结构的特征在于：在减少厚度的部分中，纤维结构在它的表面包括：

·属于在位于结构表面的第一多层纱线的纱线层以下第一多层纱线的纱线层的被中断的那些纱线的每个纱线中表面连续中的一个或多个纱线抽回部分；和

·位于结构表面中第一多层纱线的纱线层中被中断的那些纱线中每个纱线中表面不连续中的一个或多个纱线抽回部分，每个中断的纱线在结构表面中被第一多层纱线以下的纱线层的纱线所替代；和

其特征在于：位于纤维结构表面的第二多层纱线的层的纱线在减少厚度的至少整个部分上是连续的。

纤维结构中表面连续或表面不连续中纱线抽回部分的存在可以最佳化表面中纱线连续性区域，以及由此可以限制结构中表面纤维的未对准和密度变化，同时也使得这种结构更容易编织。如果位于减少厚度的部分中表面的纱线，例如经纱线在该部分的整个长度上被连续地保留，由于沿着所有减少厚度的部分的纬纱线层的连续抽回，那么纱线需要交叉大量纬线层。这些交叉导致高水平的摩擦，后者可以磨损在表面的连续的经纱线和使得该结构更难以编织。通过在表面连续中的抽回部分之间交织表面不连续中的纱线抽回部分，避免了这种缺陷，因为使用从表面不连续中的抽回部分开始的新纱线占据了表面连续。

根据本发明的特定的方面，在表面不连续中的每个部分中，第一多层纱线的层中每个中断的纱线交织紧邻着退出结构之前的第二多层纱线的层中至少一个纱线。

通过以这种方式交织从纤维结构抽取的纱线，排除了由于取出纱线而产生的和随后在编织结束时需要被切割的非编织纱线。这减少了表面不连续中的纤维抽回部分中纤维体积密度的变化。

根据本发明的另一个方面，纤维结构具有在纵向方向上延伸的第一和第二外侧面，第一面中存在的纱线抽回部分纵向地偏移第二面中存在的纱线抽回部分。

然而，根据本发明的另一个方面，减少厚度的部分在第一多层纱线的纱线方向上具有减少数量的第二多层纱线的纱线层，纤维结构包括根据确定的第二多层纱线的纱线层数量的减少而分布的表面不连续中的纱线抽回部分。

本发明也提供了复合材料部件，其包括由基质所致密的本发明的纤维结构。特别地，部件可以构成航空发动机叶片。

本发明也提供了装配有本发明多个叶片的涡轮螺旋桨发动机。

本发明也提供了装配有本发明至少一个涡轮螺旋桨发动机的航空器。

本发明也提供了制造用于加强复合材料部件的纤维结构的方法，该方法包括通过第一多层纱线和第二多层纱线之间的多层编织将纤维结构编织为单件，该纤维结构包括减少厚度的至少一个部分。

该方法的特征在于：在减少厚度的部分的编织期间，限定有：

·位于结构表面的第一多层纱线的纱线层以下的第一多层纱线的纱线层的那些纱线的每个纱线中表面连续中的纱线抽回部分不再与第二多层纱线的层的纱线编织；和