[发明专利]修复或恢复由复合材料制成的部件的生产

说明书

一种由复合材料制成的燃气涡轮部件(10)，该部件包括在多根经线和多根纬线之间展现三维编织的纤维增强件，纤维增强件由基质致密化。在轴向方向上，致密化的纤维增强件在下游端和上游端之间延伸宽度，而在径向方向上，该致密化的纤维增强件在内表面(11)和外表面(12)之间延伸厚度。由基质致密化的纤维增强件包括在纤维增强件的整个厚度上延伸的凹入部分。由复合材料制成的填充件(50)存在于由凹入部分限定的部件的自由体积中，该填充件(50)包括展现三维编织的纤维预制件，纤维预制件由基质致密化。

技术领域

本发明涉及由复合材料制成的燃气涡轮部件，并且更具体地但非排它地涉及用于飞行器发动机的燃气涡轮壳体、比如风扇壳体。

背景技术

在飞行器的燃气涡轮发动机中，风扇壳体满足了若干功能。除此之外，风扇壳体限定了发动机的空气入口，可选地支承与风扇叶片末端相对的耐磨材料和/或用于在发动机的空气入口处进行声学处理的声波吸收结构，并且合并或支承保持屏蔽件。

先前由金属材料制成的壳体、比如风扇壳体，现在由复合材料制成，即由通过有机基质致密化的纤维预制件制成，这使得当部件由金属材料制成时，能够制造总质量低于这些相同部件的部件，同时，如果不优于也至少具有同等质量的机械强度。在文献US 8,322,971中特别描述了复合材料风扇壳体的制造。

虽然使用复合材料壳体可以减少发动机的总质量，但其在损坏情况下的维修或外壳复合材料中不符合要求的区域的局部返工可能是个问题。实际上，现有解决方案、比如文件US 2007/0095457中所描述的解决方案，包括了将预浸渍的纤维补片结合到复合材料部件的损坏区域或待返工区域，该补片可能由一个或多个纤维层组成。然而，这种类型的解决方案存在已结合的补片剥离的风险。因此，有必要在补片和复合材料部件之间形成附加的机械连接，例如使用螺栓型构件。添加这种连接会增加部件的质量并影响部件的初始复合材料结构(在复合材料部件中创建通道以插入连接构件)。在修复或返工其它燃气涡轮复合材料部件时也会出现该问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种修复或返工燃气涡轮复合材料部件、例如壳体的解决方案，而没有现有技术的缺点。

该目的借助由复合材料制成的燃气涡轮部件实现，该部件包括在多根经线和多根纬线之间具有三维编织的纤维增强件，所述纤维增强件由基质致密化，在轴向方向上，所述致密化的纤维增强件在下游端和上游端之间延伸宽度，在径向方向上，所述致密化的纤维增强件在内表面和外表面之间延伸厚度，其特点在于，由基质致密化的纤维增强件包括至少一个挖空部分，该挖空部分延伸穿过纤维增强件的整个厚度，并且其中复合材料填充件存在于由至少一个挖空部分界定的部件的自由体积中，该填充件包括具有三维编织的纤维预制件，该纤维预制件由基质致密化。

通过使用包括有三维编织的纤维预制件的填充件，可能进行具有高抗分层性的修复或返工。因此，在部件上修复损坏区域或返工不合格区域是特别有力的，同时对部件的整体质量的影响非常有限。

根据本发明部件的第一个特征，每个挖空部分包括至少两个相对边缘，每个相对边缘包括第一斜面和第二斜面，复合材料填充件包括第一部分和第二部分，该第一部分具有与限定在相对边缘的第一斜面之间的挖空部分的一部分体积互补的几何形状，该第二部分具有与限定在相对边缘的第二斜面之间的挖空部分的另一部分体积互补的几何形状。通过这种方式，优化了挖空部分中填充件的集成度和机械强度。

根据本发明部件的第二个特征，包括第一斜面和第二斜面的每个相对边缘在对应于部件在挖空部分处的厚度的至少十倍的长度上延伸。这优化了机械载荷向填充件和部件的复合材料结构之间的结合界面的传递。

根据本发明部件的第三个特征，填充件的第一部分和第二部分通过编织结合在一起。这进一步增强了填充件的机械强度。