Лопатка турбореактивного двигателя, в частности, лопатка вентилятора, и способ ее изготовления - RU2004130731A

Реферат

1. Композитная лопатка для турбореактивного двигателя, содержащая предварительно отформованную заготовку из нитей или волокон, сотканных в трех измерениях, и связующее, поддерживающее относительное расположение между нитями этой предварительно отформованной заготовки, причем эта предварительно отформованная заготовка сформирована из нитей основы и уточных нитей, причем направление нитей основы образует продольное направление заготовки, отличающаяся тем, что эта предварительно отформованная заготовка содержит, по меньшей мере, одну первую часть, реализованную в соответствии с первым типом текстильного плетения (А) и образующую лопасть лопатки, и вторую часть, реализованную в соответствии с вторым типом текстильного плетения (В) и образующую основание лопатки, причем упомянутая первая часть и упомянутая вторая часть отделены друг от друга некоторой переходной зоной, в которой текстильное плетение первого типа постепенно переходит в текстильное плетение второго типа и завершается им с возможностью обеспечения уменьшения, по меньшей мере, толщины лопатки между ее второй частью и ее первой частью.

2. Лопатка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая первая часть и упомянутая вторая часть не содержат одно и то же количество нитей основы.

3. Лопатка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые нити или волокна принадлежат к группе, образованной углеродными волокнами, стекловолокном, волокнами двуокиси кремния, волокнами карбида кремния, волокнами двуокиси алюминия, арамидными волокнами и волокнами ароматических полиамидов.

4. Лопатка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что угол усадки нитей основы имеет величину в диапазоне от 2 до 10°.

5. Лопатка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая первая часть и упомянутая вторая часть имеют различное объемное соотношение совокупности нитей основы и совокупности уточных нитей.

6. Лопатка по п.5, отличающаяся тем, что упомянутая первая часть имеет объемное соотношение совокупности нитей основы и совокупности уточных нитей, заключенное в диапазоне от 80%/20% до 50%/50%, а также тем, что упомянутая вторая часть имеет объемное соотношение совокупности нитей основы и совокупности уточных нитей, заключенное в диапазоне от 30%/70% до 50%/50%.

7. Лопатка по п.1, отличающаяся тем, что текстильный номер нитей основы изменяется между краем лопатки и остальной ее частью, причем нити основы на краю лопатки являются более тонкими.

8. Лопатка по п.7, отличающаяся тем, что текстильный номер нитей основы на краю лопатки имеет величину порядка 900 текс, причем текстильный номер нитей основы в остальной части лопатки имеет величину порядка 1800 текс.

9. Лопатка по п.1, отличающаяся тем, что первое текстильное плетение (А) имеет базовый рисунок, содержащий, по меньшей мере, тридцать шесть уточных нитей (с 1 по 36), располагающихся в шахматном порядке, чередуясь в колонках (С2, С4, С6, С8), по меньшей мере, по четыре располагающихся одна над другой в вертикальном направлении уточных нитей, отделенных друг от друга в продольном направлении на шаг (Р), и в колонках (С1, С3, С5, С7), по меньшей мере, по пять располагающихся одна над другой в вертикальном направлении уточных нитей, отделенных друг от друга в продольном направлении на шаг (Р), уточные нити (с 1 по 36) распределены, по меньшей мере, на восемь колонок (с С1 по С8), проходящих в вертикальном направлении, причем эти уточные нити (с 1 по 36) располагаются таким образом, по меньшей мере, на девяти уровнях (с N1 по N9), и, по меньшей мере, двадцать восемь нитей основы (с 51 по 78), располагающихся, по меньшей мере, в восьми (с Р1 по Р8) вертикальных плоскостях, параллельных между собой в поперечном направлении, с чередованием плоскостей первого типа (Р1, Р3, Р5, Р7), содержащих, по меньшей мере, по четыре располагающихся одна над другой и параллельных между собой нити основы, и плоскостей второго типа (Р2, Р4, Р6, Р8), содержащих, по меньшей мере, по три располагающихся одна над другой и параллельных между собой нити основы, причем упомянутые плоскости первого типа (Р1, Р3, Р5, Р7) представляют: первую нить основы (51, 58, 65, 72), связывающую самую верхнюю уточную нить (1, 19, 10, 28) одной колонки (С1, С5, С3, С7), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей, с промежуточной верхней уточной нитью (20, 2, 29, 11) одной колонки (С5, С1, С7, С3), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей и отделенной от предшествующей колонки, по меньшей мере, на два шага (Р), и возвращающуюся на самую верхнюю уточную нить (1, 19, 10, 28) одной колонки (С1, С5, С3, С7), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей и отделенной от первой колонки, по меньшей мере, на четыре шага (Р), вторую нить основы (52, 59, 66, 73), связывающую промежуточную верхнюю уточную нить (2, 20, 11, 29) одной колонки (С1, С5, С3, С7), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей, со средней уточной нитью (21, 3, 30, 12) одной колонки (С5, С1, С7, С3), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей и отделенной от предшествующей колонки, по меньшей мере, на два шага (Р), и возвращающуюся на промежуточную верхнюю уточную нить (2, 20, 11, 29) одной колонки (С1, С5, С3, С7), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей и отделенной от первой колонки, по меньшей мере, на четыре шага (Р), третью нить основы (53, 60, 67, 74), связывающую среднюю уточную нить (3, 21, 12, 30) колонки (С1, С5, С3, С7), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей, с нижней промежуточной уточной нитью (22, 4, 31, 13) колонки (С1, С5, С3, С7), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей и отделенной от предшествующей колонки, по меньшей мере, на два шага (Р), и возвращающуюся на среднюю уточную нить (3, 21, 12, 30) колонки (С1, С5, С3, С7), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей и отделенной от первой колонки, по меньшей мере, на четыре шага (Р), четвертую нить основы (54, 61, 68, 75), связывающую нижнюю промежуточную уточную нить (4, 22, 13, 31) колонки (С1, С5, С3, С7), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей, с самой нижней уточной нитью (23, 5, 32, 14) колонки (С5, С1, С7, С3), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей и отделенной от предшествующей колонки, по меньшей мере, на два шага (Р), и возвращающуюся на нижнюю промежуточную уточную нить (4, 22, 13, 31) колонки (С1, С5, С3, С7), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей и отделенной от первой колонки, по меньшей мере, на четыре шага (Р), и упомянутые плоскости второго типа (Р2, Р4, Р6, Р8) представляют: первую нить основы (55, 62, 69, 76), связывающую самую верхнюю уточную нить (15, 33, 6, 24) колонки (С4, С8, С2, С6), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей, с промежуточной верхней уточной нитью (34, 16, 23, 7) колонки (С8, С4, С6, С2), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей и отделенной от предшествующей колонки, по меньшей мере, на два шага (Р), и возвращающуюся на самую верхнюю уточную нить (15, 33, 6, 24) колонки (С4, С8, С2, С6), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей и отделенной от первой колонки, по меньшей мере, на четыре шага (Р), вторую нить основы (56, 63, 70, 77), связывающую промежуточную верхнюю уточную нить (16, 34, 7, 25) колонки (С4, С8, С2, С6), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей, с промежуточной нижней уточной нитью (35, 17, 24, 8) колонки (С8, С4, С6, С2), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей и отделенной от предшествующей колонки, по меньшей мере, на два шага (Р), и возвращающуюся на промежуточную верхнюю уточную нить (16, 34, 7, 25) колонки (С4, С8, С2, С6), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей и отделенной от первой колонки, по меньшей мере, на четыре шага (Р), третью нить основы (57, 64, 71, 78), связывающую промежуточную нижнюю уточную нить (17, 35, 8, 24) колонки (С4, С8, С2, С6), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей, с самой нижней уточной нитью (36, 18, 25, 9) колонки (С4, С8, С2, С6), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей и отделенной от предшествующей колонки, по меньшей мере, на два шага (Р), и возвращающуюся на нижнюю промежуточную уточную нить (17, 35, 8, 24) колонки (С4, С8, С2, С6), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей и отделенной от первой колонки, по меньшей мере, на четыре шага (Р).

10. Лопатка по п.1, отличающаяся тем, что второе текстильное плетение (В) имеет базовый рисунок, содержащий, по меньшей мере, сорок пять уточных нитей (с 1' по 45'), располагающихся в шахматном порядке, чередуясь в колонках (С2', С4', С6', С8', С10'), содержащих, по меньшей мере, по четыре уточных нити, располагающихся друг над другом в вертикальном направлении и разделенных между собой в продольном направлении некоторым шагом (Р'), и в колонках (С1', С3', С5', С7', С9'), содержащих, по меньшей мере, по пять уточных нитей, располагающихся друг над другом в вертикальном направлении и разделенных между собой в продольном направлении тем же шагом (Р'), и эти уточные нити (с 1' по 45') распределены, по меньшей мере, на десять колонок (от С1' по С10'), проходящих в вертикальном направлении, причем уточные нити (с 1' по 45') располагаются, таким образом,, по меньшей мере, на девяти уровнях (с N1' по N9'), и, по меньшей мере, сорок нитей основы (с 51' по 90'), располагающихся, по меньшей мере, в десяти вертикальных и параллельных между собой плоскостях (с Р1' по Р10') в поперечном направлении, причем каждая такая плоскость содержит, по меньшей мере, четыре нити основы, параллельных между собой и располагающихся друг над другом, с чередованием плоскостей первого типа (Р1', Р3', Р5', Р7', Р9') и плоскостей второго типа (Р2', Р4', Р6', Р8', Р10'), причем упомянутые плоскости первого типа (Р1', Р3', Р5', Р7', Р9') представляют: первую нить основы (51', 59', 67', 75', 83'), связывающую самую верхнюю уточную нить (1', 28', 10', 37', 19') одной колонки (С1', С7', С3', С9', С5'), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей, с самой верхней уточной нитью (24', 6', 33', 15', 42') одной колонки (С6', С2', С8', С4', С10'), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей и отделенной от предшествующей колонки, по меньшей мере, на два с половиной шага (Р'), и возвращающуюся на самую верхнюю уточную нить (1', 28', 10', 37', 19') одной колонки (С1', С7', С3', С9', С5'), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей и отделенной от первой колонки, по меньшей мере, на пять шагов (Р'), вторую нить основы (52', 60', 68', 76', 84'), связывающую промежуточную верхнюю уточную нить (2', 29', 11', 38', 20') одной колонки (С1', С7', С3', С9', С5'), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей, с верхней промежуточной уточной нитью (25', 7', 34', 16', 43') одной колонки (С6', С2', С8', С4', С10'), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей и отделенной от предшествующей колонки, по меньшей мере, на два с половиной шага (Р'), и возвращающуюся на промежуточную верхнюю уточную нить (2', 29', 11', 38', 20') одной колонки (С1', С7', С3', С9', С5'), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей и отделенной от первой колонки, по меньшей мере, на пять шагов (Р'), третью нить основы (53', 61', 69', 77', 85'), связывающую среднюю уточную нить (3', 30', 12', 39', 21') одной колонки (С1', С7', С3', С9', С5'), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей, с нижней промежуточной уточной нитью (26', 8', 35', 17', 44') одной колонки (С6', С2', С8', С4', С10'), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей и отделенной от предшествующей колонки, по меньшей мере, на два с половиной шага (Р'), и возвращающуюся на среднюю уточную нить (3', 30', 12', 39', 21') одной колонки (С1', С7', С3', С9', С5'), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей и отделенной от первой колонки, по меньшей мере, на пять шагов (Р'), четвертую нить основы (54', 62', 70', 78', 86'), связывающую нижнюю промежуточную уточную нить (4', 31', 13', 40', 22') одной колонки (С1', С7', С3', С9', С5'), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей, с самой нижней уточной нитью (27', 9', 36', 18', 45') одной колонки (С6', С2', С8', С4', С10'), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей и отделенной от предшествующей колонки, по меньшей мере, на два с половиной шага (Р'), и возвращающуюся на нижнюю промежуточную уточную нить (4', 31', 13', 40', 22') одной колонки (С1', С7', С3', С9', С5'), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей и отделенной от первой колонки, по меньшей мере, на пять шагов (Р'), и упомянутые плоскости второго типа (Р2', Р4', Р6', Р8', Р10') представляют: первую нить основы (55', 63', 71', 79', 87'), связывающую самую верхнюю уточную нить (15', 42', 24', 6', 33') колонки (С4', С10', С6', С2', С8'), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей, с промежуточной верхней уточной нитью (38', 20', 2', 29', 11') колонки (С9', С5', С1', С7', С3'), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей и отделенной от предшествующей колонки, по меньшей мере, на два с половиной шага (Р'), и возвращающуюся на самую верхнюю уточную нить (15', 42', 24', 6', 33') колонки (С4', С10', С6', С2', С8'), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей и отделенной от первой колонки, по меньшей мере, на пять шагов (Р'), вторую нить основы (56', 64', 72', 80', 88'), связывающую промежуточную верхнюю уточную нить (16', 43', 25', 7', 34') колонки (С4', С10', С6', С2', С8'), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей, со средней уточной нитью (39', 21', 3', 30', 12') колонки (С9', С5', С'1, С7', С3'), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей и отделенной от предшествующей колонки, по меньшей мере, на два с половиной шага (Р'), и возвращающуюся на промежуточную верхнюю уточную нить (16', 43', 25', 7', 34') колонки (С4', С10', С6', С2', С8'), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей и отделенной от первой колонки, по меньшей мере, на пять шагов (Р'), третью нить основы (57', 65', 73', 81', 89'), связывающую промежуточную нижнюю уточную нить (17', 44', 26', 8', 35') колонки (С4', С10', С6', С2', С8'), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей, с нижней промежуточной уточной нитью (40', 22', 4', 31', 13') колонки (С9', С5', С1', С7', С3'), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей и отделенной от предшествующей колонки, по меньшей мере, на два с половиной шага (Р'), и возвращающуюся на нижнюю промежуточную уточную нить (17', 44', 26', 8', 35') колонки (С4', С10', С6', С2', С8'), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей и отделенной от первой колонки, по меньшей мере, на пять шагов (Р'), четвертую нить основы (58', 66', 74', 82', 90'), связывающую самую нижнюю уточную нить (18', 45', 27', 9', 36') колонки (С4', С10', С6', С2', С8'), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей, с самой нижней уточной нитью (41', 23', 5', 32', 14') колонки (С9', С5', С1', С7', С3'), состоящей, по меньшей мере, из пяти уточных нитей и отделенной от предшествующей колонки, по меньшей мере, на два с половиной шага (Р'), и возвращающуюся на самую нижнюю уточную нить (18', 45', 27', 9', 36') колонки (С4', С10', С6', С2', С8'), состоящей, по меньшей мере, из четырех уточных нитей и отделенной от первой колонки, по меньшей мере, на пять шагов (Р'), причем параллельные друг другу группы, состоящие из четырех нитей основы (51'-54', 55'-58', 59'-62', 63'-66', 67'-70', 71'-74', 75'-78', 79'-82', 83'-86', 87'-90'), смещены в продольном направлении на шаг (Р') от одной плоскости к соседней с ней плоскости.

11. Лопатка по п.1, отличающаяся тем, что вторая часть лопатки представляет зону сердцевины с более толстыми уточными нитями, имеющими текстильный номер, отличающийся от текстильного номера уточных нитей, которые охватывают эту зону сердцевины.

12. Лопатка по п.11, отличающаяся тем, что текстильный номер уточных нитей упомянутой зоны сердцевины второй части лопатки составляет примерно 3600 текс, причем текстильный номер уточных нитей, охватывающих эту зону сердцевины, составляет примерно 1800 текс.

13. Лопатка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутое связующее принадлежит к группе, образованной органическими смолами, жаропрочными материалами и металлами.

14. Лопатка по п.1, отличающаяся тем, что эта лопатка представляет собой лопатку вентилятора для турбореактивного двигателя.

15. Способ изготовления лопатки вентилятора для турбореактивного двигателя, отличающийся тем, что он содержит следующие этапы: осуществляют ткацкое плетение нитей основы и уточных нитей для обеспечения предварительно отформованной заготовки из нитей или волокон путем трехмерного текстильного плетения и сформированной из нитей основы и уточных нитей, причем направление нитей основы образует продольное направление данной заготовки и эта заготовка содержит, по меньшей мере, одну первую часть, реализованную в соответствии с первым типом текстильного плетения (А), и вторую часть, реализованную в соответствии с вторым типом текстильного плетения (В), причем первая часть и вторая часть заготовки отделены друг от друга переходной зоной, в которой текстильное плетение первого типа постепенно переходит в текстильное плетение второго типа и завершается им, с возможностью уменьшения, по меньшей мере, толщины лопатки между ее второй частью и ее первой частью, разрезают заготовку в соответствии с формой и размерами частей, составляющих данную лопатку; подготавливают литейную форму, в которой размещают упомянутую заготовку; подают в эту литейную форму связующее, содержащее термоотверждаемую смолу, для того, чтобы обеспечить пропитку всей этой предварительно отформованной заготовки; нагревают упомянутую литейную форму; извлекают из этой литейной формы отлитую деталь.