(57)【要約】  タービンエンジンのブレード用プリフォームであって、プリフォームが、三次元織りによって得られる、主ファイバープリフォームを備え、さらにブレード根元（２１）を形成するのに適する第１の長手方向セグメントと、第１の長手方向セグメントを上方に延長し、エーロフォイル部（２２）を形成するのに適する第２の長手方向セグメントと、第１の長手方向セグメントと第２の長手方向セグメントとの間の接合部から横断方向に延在し、第１のプラットフォーム（２３）を形成するのに適する第１の横断方向セグメントと、を備え、プリフォームが、第１の横断方向セグメントの遠位縁の少なくとも部分に沿って、主ファイバープリフォーム上に取り付けられる少なくとも１つの補強材（４０）をさらに含む、プリフォーム。
2018523040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジンブレード用のプリフォームであって、プリフォームが、三次元織りによって得られる主ファイバープリフォーム（３０）を備え、さらに、
ブレード根元（２１）を形成するのに適する第１の長手方向セグメント（３１）と、
第１の長手方向セグメント（３１）を上方に延長し、エーロフォイル部（２２）を形成するのに適する第２の長手方向セグメント（３２）と、
第１の長手方向セグメント（３１）と第２の長手方向セグメント（３２）との間の接合部から横断方向に延在し、第１のプラットフォーム（２３）を形成するのに適する第１の横断方向セグメント（３３）と、
を備えるプリフォームであって、
プリフォーム（３０’）が、第１の横断方向セグメント（３３）の遠位縁の少なくとも部分に沿って、主ファイバープリフォーム（３０）上に取り付けられる少なくとも１つの補強材（４０）をさらに含む、プリフォーム。
【請求項２】
補強材が、Ｕ字形断面を有し、第１の横断方向セグメント（３３）の遠位縁を把持するシム（４０）である、請求項１に記載のプリフォーム。
【請求項３】
シム（４０）の上端が、第１の横断方向セグメント（３３）の上面に形成されたセットバック（３５）に係合して、その結果、シム（４０）の上面が、第１の横断方向セグメント（３３）の上面と同一平面である、請求項２に記載のプリフォーム。
【請求項４】
補強材が、第１の横断方向セグメントの底面に取り付けられたボックス形状（１５０）である、請求項１に記載のプリフォーム。
【請求項５】
補強材（４０ａ）が、隣接するブレードのプラットフォームの補強材（４０ｂ）の軸方向ノッチまたは軸方向スプライン（４６）とそれぞれ協働するように構成された、軸方向スプラインまたは軸方向ノッチ（４５）を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のプリフォーム。
【請求項６】
補強材が、好ましくはスパイク（２６３）を備え付ける、シリンダ（２６０）であり、第１の横断方向セグメント（２３３）の遠位端がシリンダの周りに巻かれている、請求項１に記載のプリフォーム。
【請求項７】
補強材（１５０）が、軸方向の内部空洞（１５１，１５２）を含む、請求項４から６のいずれか一項に記載のプリフォーム。
【請求項８】
主ファイバープリフォーム（３０）が、第１の長手方向セグメント（３１）と第２の長手方向セグメント（３２）との間の接合部から横断方向に延在し、第１の横断方向セグメント（３３）と同一平面上にあり、第１の横断方向セグメント（３３）から離れ、第２のプラットフォーム（２４）を形成するのに適している第２の横断方向セグメント（３４）を備え、プリフォーム（３０’）が、第２の横断方向セグメント（３４）の遠位縁の少なくとも部分に沿って、主ファイバープリフォーム（３０）に取り付けられる第２の補強材（４０）をさらに備える、請求項１から８のいずれか一項に記載のプリフォーム。
【請求項９】
ブレード根元（２１）と、
ブレード根元（２１）から上方に延在するエーロフォイル部（２２）と、
複合材料からなり、ブレード根元（２１）とエーロフォイル部（２２）との間の接合部と同一平面に、エーロフォイル部（２２）に対して横断方向に延在するプラットフォーム（２３）と、
を備えるタービンエンジンのためのブレードであって、
プラットフォーム（２３）が、前記プラットフォーム（２３）の遠位縁の少なくとも部分に沿って延在する補強材（４０）を備える、ブレード。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載のプリフォーム（３０’）を用いて複合材料から一体成形方法で作製され、前記プリフォーム（３０’）が型内に成形され、好ましくは有機タイプのマトリックス内に埋め込まれている、請求項９に記載のブレード。
【請求項１１】
補強材（４０）がプラットフォーム（２３）に取り付けられている、請求項９に記載のブレード。
【請求項１２】
請求項９から１１のいずれか一項に記載の複数のブレード（１０）を含む、タービンエンジン用のブレード付きホイール。
【請求項１３】
請求項９から１１のいずれか一項に記載の少なくとも１つのブレード（１０）、または請求項１２に記載のブレード付きホイール（２）を含む、タービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンエンジンブレードのためのプリフォームに関し、さらにそのようなプリフォームから形成され得る単一部品ブレード、ブレード付きホイールおよびそのようなブレードを含むタービンエンジンにも関する。
【０００２】
このようなプリフォームは、各補強材を備え付けた空力プラットフォームを有するブレードを作製するために使用され得る。そのようなブレードは、特に、１つの例を挙げれば、特に航空機のターボジェットのファンブレードであることができる。
【背景技術】
【０００３】
航空機のターボジェットの重量を減らし、そのようなターボジェットの消費量を低減するために、ジェットのいくつかのブレードを複合材料から製造することが現在知られており、この複合材料は従来方法で過去に使用されていた金属よりもはるかに軽い。
【０００４】
この目的のために、今日では、非常に良好な品質の複合ブレードを生み出すファイバープリフォームを得るために、三次元織り技術を使用することも知られている。国際公開第２０１４／０７６４０８号パンフレットには、特に、一定の厚さを有する加圧側および吸込側プラットフォームを備え付けたブレードを単一部品の様式で得ることを可能にするファイバープリフォームを製織する方法が説明されている。
【０００５】
それにもかかわらず、これらのプラットフォームは、多数の要件を満たし、多数の機能を実行する必要がある。主に、そのようなプラットフォームは、ターボジェットを通って流れる空気流を画定し、導く空気力学的機能を果たす必要がある。それにもかかわらず、それらはまた、飛行のすべての段階で保証される機械的強度を提供する必要があり、それらはまた、特に空気流内の下流で乱流の導入を回避する、エンジンの環境内のコヒーレント積分を提供しなければならない。したがって、エンジンの作動中、飛行段階に関係なく、プラットフォームの形状は細かく制御される必要がある。
【０００６】
残念なことに、特に、そのようなブレードで実施される試験およびシミュレーション中に、本発明者らは、３Ｄ織りから得られたそれらプラットフォームの様々な区域が、タービンエンジンが作動している間に作用する遠心力の影響を受けて、より大きい、またはより小さい程度まで変形されることを発見した。特に、本発明者らは、プラットフォームのある区域の変形が、その区域のエーロフォイルからの距離が増加するにつれて増加することを観察した。
【０００７】
そのような状況下では、それらのプラットフォームは、作動時に形状の不規則性を示し、空気流を乱し、それによりタービンエンジンの効率を妨げる可能性がある。加えて、本発明者らは、とりわけ、曲げがカンチレバーの長さに依存することを認めた。したがって、２つの連続するブレードの加圧側プラットフォームと吸込側プラットフォームとの間でカンチレバーの長さが異なるので、その境界面で曲がりの不連続性があり、プラットフォームが部分的に重なる危険につながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０７６４０８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、少なくともある程度は、上述した周知のシステムに固有の欠点を回避するプリフォーム、ブレード、ブレード付きホイール、およびタービンエンジンに対する実際の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、タービンエンジンのブレード用プリフォームであって、プリフォームが、三次元織りによって得られる、主ファイバープリフォームを備え、さらにブレード根元を形成するのに適する第１の長手方向セグメントと、第１の長手方向セグメントを上方に延長し、エーロフォイル部を形成するのに適する第２の長手方向セグメントと、第１の長手方向セグメントと第２の長手方向セグメントとの間の接合部から横断方向に延在し、第１のプラットフォームを形成するのに適する第１の横断方向セグメントと、を備え、プリフォームが、第１の横断方向セグメントの遠位縁の少なくとも部分に沿って、主ファイバープリフォーム上に取り付けられる少なくとも１つの補強材をさらに含む、プリフォームを提供する。
【００１１】
そのようなプリフォームを用いて、ブレード根元、エーロフォイル部、およびタービンエンジンの作動中に遠心力の影響下でより規則的な様態で、プラットフォームが変形することを保証する補強材を備え付ける少なくとも１つのプラットフォームを備えるブレードを単一部品で得ることが可能である。
【００１２】
具体的には、補強材の存在は、プラットフォームの様々な区域、最も詳細にはプラットフォームの遠位区域をより十分に固定する働きをし、それにより、プラットフォームの端部でより均一である半径方向の変形に役立つ。これは、言い換えれば、プラットフォームの変形を平均化するものであり、一般に大きく偏向される区域は、通常あまり偏向されない区域を外側に引っ張り、一方で、それらの区域はより大きな遠心力を受ける区域を内側に保持する。このような状況下では、プラットフォームは作動中に比較的規則的なプロファイルを維持し、したがって気流の流れをほとんど、または全く乱さない。
【００１３】
したがって、このプリフォームによって、３Ｄ織りの単一部品ブレードの利点（軽量化、部品点数の削減、組立およびメンテナンスの簡略化など）から恩恵が得られ、一方で空気流の空力的規則性を確保する。
【００１４】
さらに、例えば織物帯を有するプラットフォームを延長する代わりに、このような補強材を主ファイバープリフォームに取り付けることによって、主ファイバープリフォーム用の既存の製織方法を維持することができ、それによって織り込みを単純化し、プリフォーム用の形状を選択する際の大きい自由度を提供し、同時にその構造を弱めることはない。
【００１５】
本明細書では、用語「長手方向」、「横断方向」、「底部」、「頂部」、およびそれらの派生語は、当該ブレードの主方向に対して定義され、ブレード根元は、この基準枠内のブレードの底端部に配置され、用語「近位」、「遠位」、およびそれらの派生語は、ブレードのエーロフォイルに対して定義され、用語「軸方向」、「半径方向」、「接線方向」およびそれらの派生語は、これらのブレードを有するホイールの主軸、すなわち一般にタービンエンジンの軸線に対して定義される。「軸方向平面」という用語は、タービンエンジンの主軸を含む平面を示し、「半径方向平面」という用語は主軸に垂直な平面を示し、用語「長手方向平面」は、ブレードの主方向に平行で、ブレード根元が延在する方向に垂直な平面を示し、したがって、そのような長手方向平面は、タービンエンジンの基準フレームにおける半径方向平面である。加えて、「上流」および「下流」という用語は、タービンエンジンを通る空気の流れに対して定義される。
【００１６】
最後に、「三次元織り」という用語は、横糸が三次元織りにおいて三次元の網目織物を形成するような方法で縦糸の配列内を移動する製織技術を指定するために使用され、したがって、そのようなファイバー構造における織り糸の層のすべてが、三次元織機内の単一の製織工程中に織られる。
【００１７】
特定の実施形態では、補強材は金属材料で作られる。したがって、そのような金属材料はかなりの剛性を提供する。
【００１８】
特定の実施形態では、補強材は複合材料でできている。一般に金属より剛性は低いが、そのような複合材料は重量がより軽い。したがって、補強材の材料は、所与の部品の特定の必要性および制約に応じて選択され得る。
【００１９】
特定の実施形態では、補強材は、第１の横断方向セグメントの遠位縁の長さの少なくとも３分の１にわたって延在する。一例として、それは、通常は最大量の変形を受けるプラットフォームのそれらの区域、すなわちエーロフォイルから最も遠い区域にのみ設けられてもよい。
【００２０】
特定の実施形態では、補強材は、少なくともその上流端または下流端から、第１の横断方向セグメントの遠位端に沿って延在する。具体的には、吸込側プラットフォームについて、それは、通常は大量の変形を受けるプラットフォームの上流端および下流端である。
【００２１】
特定の実施形態では、補強材は、第１の横断方向セグメントの遠位縁にわたって延在する。これにより、変形を釣り合わせ、プラットフォームの全長に沿ってプラットフォームを補強する。
【００２２】
特定の実施形態では、補強材は、Ｕ字形部分を有し、第１の横断方向セグメントの遠位縁を把持するシムである。このようなシムは、製造して配置するのが容易である。
【００２３】
特定の実施形態では、Ｕ字形シムの頂部フランジおよび底部フランジは同じ長さを有する。それにもかかわらず、他の実施形態では、底部フランジは、弱い区域の発生を制限するために、異なる長さであってもよい。特に、底部フランジは、シム全体により良好に力を分散させるために、頂部フランジよりも長くすることができる。
【００２４】
特定の実施形態では、シムの上端が、第１の横断方向セグメントの上面に形成されたセットバックに係合して、その結果、シムの上面が、第１の横断方向セグメントの上面と同一平面である。これにより、プラットフォームとシムとの間の界面で滑らかな空気流路面を得ることが可能になる。そのようなセットバックは、織り糸を終了させることによって、あるいはその後、特に、圧密後に機械加工によって、製織中に得られことが可能である。
【００２５】
特定の実施形態では、シムの下端が、第１の横断方向セグメントの底面に形成されたセットバックに係合して、その結果、シムの底面が、第１の横断方向セグメントの下面と同一平面である。この底部セットバックについて、同様の成形オプションが利用可能である。
【００２６】
特定の実施形態では、補強材は、第１の横断方向セグメントの底面に取り付けられたボックス形状である。このボックス形状のために、そのような補強材はかなりの剛性を有する。加えて、ボックス形状はプラットフォームの下に適合されるので、ボックスの設計オプションは比較的自由であり、特にかなりの幅を有することができて、プラットフォームをより大きな領域またはかなりの厚さにわたって強化して、より大きい剛性から利益を得ることができる。
【００２７】
特定の実施形態では、ボックス形状は断面が多角形である。それは好ましくは中空であり、したがって内部空洞を有する。それにもかかわらず、ボックス形状は様々な断面を含むことができ、これによってプラットフォームに沿って補強材の剛性を調節することができる。
【００２８】
特定の実施形態では、補強材が、隣接するブレードのプラットフォームの補強材の軸方向ノッチまたは軸方向スプラインとそれぞれ協働するように構成された、軸方向スプラインまたは軸方向ノッチを含む。これにより、２つのプラットフォーム間の界面で空気流路の密封が改善される。さらに、そのような装置は、例えば鳥を吸引する場合などで、１つのプラットフォームが隣接するプラットフォームに部分的に重なる危険性を低減することを可能にする。
【００２９】
特定の実施形態では、補強材はシリンダであり、第１の横断方向セグメントの遠位端はシリンダの周りに巻かれている。そのような状況下では、主ファイバープリフォームの横断方向セグメントの遠位端に余分な長さの織物材料を設ける必要を提供する可能性がある。このようにして、主ファイバープリフォームと補強材との間に高度の結合力が確保される。
【００３０】
特定の実施形態では、シリンダは、第１の横断方向セグメントのファイバー表面内に入り込むように構成されたスパイクを備え付ける。毛髪用のカーラーのように、これは、シリンダと主プリフォームとの間の取り付けを改善する働きをする。
【００３１】
特定の実施形態では、補強材は、軸方向の内部空洞を有する。このような空洞は、補強材の重量を減少させる。これはまた、ロータに設けられたフックまたは保持タブのような、プラットフォーム用の留め具または保持装置を取り付けるために使用されてもよい。
【００３２】
特定の実施形態では、補強材の断面は多様である。このようにして、より最適化された方法でその変形を補償するために、プラットフォームの形状を考慮することが可能である。特に、厚さが変化することによって、補強材の剛性と、したがって、プラットフォームの１つの区域から別の区域への力の伝達の両方、およびさらにプラットフォームに局所的に加えられる重量を調節し、それによって、プラットフォーム上に作用する局所的遠心力を調節することができる。特に、偏向の少ないプラットフォームの区域に重量を局所的に加えることによって、この区域内の遠心力の大きさが増加して、区域が少しだけ余分に偏向し、当然ながら、より大きい程度まで偏向される隣接する区域と位置合わせすることがより容易になる。
【００３３】
特定の実施形態では、主ファイバープリフォームが、第１の長手方向セグメントと第２の長手方向セグメントとの間の接合部から横断方向に延在し、第１の横断方向セグメントと同一平面上にあり、第１の横断方向セグメントから離れ、第２のプラットフォームを形成するのに適している第２の横断方向セグメントを備え、プリフォームが、第２の横断方向セグメントの遠位縁の少なくとも部分に沿って、主ファイバープリフォーム上に取り付けられる第２の補強材をさらに備える。
【００３４】
第１の横断方向セグメントに関して上述した特徴のすべてが、第２の横断方向セグメントに置き換えることができることは当然理解されよう。特に、第２の横断方向セグメントの補強材は、第１の横断方向セグメントの補強材と本質的に同じでも、または異なっていてもよい。
【００３５】
特定の実施形態では、プリフォームを織るために使用される織り糸はカーボンファイバーである。それにもかかわらず、それらは、グラスファイバーまたはケブラーファイバーのような任意の他の種類の織り糸であってもよい。
【００３６】
特定の実施形態では、プリフォームの三次元織り用に使用される織物は、３Ｄインターロックタイプである。それにもかかわらず、プリフォームの外側表面は、本質的に、例えばサテンタイプの二次元織りによって製造され得る。
【００３７】
本発明はまた、ブレード根元と、ブレード根元から上方に延在するエーロフォイル部と、複合材料からなり、ブレード根元とエーロフォイル部との間の接合部と同一平面に、エーロフォイル部に対して横断方向に延在するプラットフォームと、を備えるタービンエンジンのためのブレードであって、プラットフォームが、前記プラットフォームの遠位縁の少なくとも部分に沿って延在する補強材を備える、ブレードをさらに提供する。
【００３８】
このブレードは、上述のプリフォームを用いて得られることが可能であるブレードに相当することが理解できる。それにもかかわらず、そのようなブレードは、上述の主ファイバープリフォームから得ることもでき、主ファイバープリフォームが圧密化された後に、補強材がプラットフォームに取り付けられる。どちらの場合でも、上述の特徴と利点のすべては、ブレードを取得するために使用される手法にかかわらず、このブレードに直接置き換えられることが可能である。
【００３９】
特定の実施形態では、ブレードは、上述の任意の実施形態によるプリフォームを用いて複合材料から一体成形法で作製され、前記プリフォームは型内に成形され、マトリックスに内に埋め込まれている。
【００４０】
特定の実施形態では、マトリックスは有機タイプである。特に、それはエポキシ樹脂であってもよい。
【００４１】
他の実施形態では、マトリックスはセラミックタイプのものである。
【００４２】
特定の実施形態では、補強材はプラットフォームに取り付けられる。
【００４３】
本明細書はまた、前述の実施形態のいずれかによる複数のブレードを有する、タービンエンジン用のブレード付きホイールにも関する。
【００４４】
それは、ブレードが回転ハブの周りに角度的に配置されているファンなどのロータホイールであってもよく、またはそれは、ブレードが固定シェル内に角度的に配置された羽根であるステータホイールであってもよい。
【００４５】
本明細書はまた、任意の前述の実施形態による少なくとも１つのブレードまたは少なくとも１つのブレード付きホイールを含むタービンエンジンを提供する。
【００４６】
上述の特徴および利点、およびその他は、提案されているプリフォーム、ブレード、ブレード付きホイールおよびタービンエンジンの実施形態の以下の詳細な説明を読むと明らかになる。詳細な説明は、添付の図面を参照して行われる。
【００４７】
添付の図面は、図式的であり、何よりも本発明の原理を例示することを目的とする。
【００４８】
図面の中で、図面ごとに、同一である要素（または要素の部分）は、同じ参照符号を用いて参照される。さらに、異なる実施形態に属するが、類似の機能を有する要素（または要素の部分）は、１００、２００などによって増加された参照符号によって図中で識別される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のタービンエンジンの軸方向断面図である。
【図２】本発明のブレード付きホイールの部分的な半径方向断面図である。
【図３】一実施形態を構成するブレードの部分斜視図である。
【図４】第１の実施形態における補強材の断面図である。
【図５】成形される前のブレードのこの実施形態に対応するプリフォームの線図である。
【図６】ブレードが成形された後のブレードに対応するプリフォームを示す図である。
【図７】第１の実施形態の変形形態における補強材の断面図である。
【図８】第１の実施形態の別の変形形態における補強材の断面図である。
【図９】第２の実施形態におけるブレードの部分斜視図である。
【図１０】第２の実施形態におけるブレードの部分斜視図である。
【図１１】第３の実施形態におけるブレードの部分斜視図である。
【図１２】図１１のブレードのプリフォームを製造する工程を示す図である。
【図１３】第３の実施形態におけるブレード付きホイールの軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明をより具体的にするために、実施形態は添付の図面を参照して以下に詳細に説明される。本発明はこれらの実施形態に限定されないことを理解するべきである。
【００５１】
図１は、本発明のバイパスターボジェット１の断面図であり、この断面はジェットの主軸Ａを含む垂直平面上にある。空気流の流れ方向の上流から下流に進むと、バイパスターボジェット１は、ファン２、低圧圧縮機３、高圧圧縮機４、燃焼室５、高圧タービン６、および低圧タービン７を含む。
【００５２】
図２に示すように、ファン２は、タービンエンジン１の低圧シャフトに結合されているディスク１１上の軸線Ａの周りに角度的に取り付けられた複数のファンブレード１０を有する。
【００５３】
そのようなファンブレードが、図３に示される。それは、ディスク１１のスロット１２内に係合するように構成されたダブテール形状のブレード根元２１を備え、ディスク１１にそのブレード根元２１を固定する。このブレード根元２１は、前縁２２ａと後縁２２ｆとの間で上流側から下流側へそれぞれ延在する、吸込側面２２ｅおよび加圧側面２２ｉを提供するエーロフォイル２２によって上方に延長される。
【００５４】
ブレード１０はまた、ブレード根元２１とエーロフォイル２２との間の接合部からブレードの吸込側上に横断方向に延在する吸込側プラットフォーム２３と、ブレード根元２１とエーロフォイル２２との間の接合部からブレードの加圧側上に横断方向に延在する加圧側プラットフォーム２４とを有する。
【００５５】
各プラットフォーム２３，２４の遠位端は、補強材を形成するシム４０を備え付ける。シム４０は、図４により明確に見ることができるが、Ｕ字形断面を呈する断面部材であり、プラットフォーム２３の遠位端を把持する頂部フランジ４１および底部フランジ４２を有する。
【００５６】
プラットフォーム２３の遠位端の上面には、シム４０の頂部フランジ４１の厚さに相当する深さのセットバック４３を提供する。したがって、シム４０がプラットフォーム２３の遠位端上に取り付けられる場合、その頂部フランジ４１がセットバック４３に係合し、その結果、シム４０がプラットフォーム２３の上面と同一平面になるようにする。
【００５７】
この例では、ブレード１０は、ファイバープリフォーム３０を３Ｄ織りすることによって、主プリフォーム３０上にシム４０を置くことによって、および当業者に周知の樹脂トランスファ成形（ＲＴＭ）法を使用して有機樹脂を射出することによって得られる。
【００５８】
図５は、ブレード１０のこの実施形態を作製するために使用される三次元的に織られたプリフォーム３０を示す。図６は、シム４０を成形して所定の位置に置いた後の最終プリフォーム３０’を示す。プリフォーム３０は、上向きに、すなわち、製織方向Ｔの上流から下流に描かれている。しかし、製織は、他の端部から開始して反対方向に実施され得ることを理解するべきである。
【００５９】
この実施形態では、プリフォーム３０は、３Ｄインターロック織りを用いてカーボンファイバーから三次元に織られている。プリフォーム３０の表面のみがサテンタイプの織物を用いて二次元に織られている。
【００６０】
底部端では、織りは、ブレード１０の根元２１を形成する第１の長手方向セグメント３１を作製することによって開始する。
【００６１】
この第１の長手方向セグメント３１の上方には、第１の自由ストリップ３３ａと、第２の長手方向セグメント３２と、第２の自由ストリップ３４ｂとが、非連結の平面３８および３９と非連結方法で一体に織られている非連結の１つの区域Ｄが始まる。そのような非連結を可能にする製織の方法は、現在、３Ｄ織りの分野において周知である。
【００６２】
第２の長手方向セグメント３２、したがって将来のエーロフォイル部２２を薄くするために、層終了部はまた、第２の長手方向セグメント３２と、各自由ストリップ３３ａ、３４ａとの間で製織方向Ｔに沿って作製されることもできる。そのような層が終了することを可能にする製織方法は、現在、３Ｄ織りの分野において周知である。
【００６３】
層終了部３５および３６もまた、自由ストリップ３３ａおよび３４ａに沿ってあるレベルから配置されている。
【００６４】
一旦製織が終了すると、自由ストリップ３３ａおよび自由ストリップ３４ａが長さに切断されて、ブレード１０の吸込側プラットフォーム２３を形成することになる第１の横断方向セグメント３３と、ブレード１０の加圧側プラットフォーム２４を形成することになる第２の横断方向セグメント３４とが形成される。
【００６５】
この時点で、「横断方向」および「長手方向」という条件は、問題のセグメントの最終位置に応じて与えられ、横断方向セグメントは、横断方向に折り畳まれる前に長手方向に必ず織り込まれることを注目すべきである。
【００６６】
一旦自由ストリップ３３ａおよび３４ａが長さに切断されると、第２の長手方向セグメント３２およびフリーストリップ３３ａ、３４ｂの表面に形成された層終了部から生じる浮き糸に接触可能になり、剪断され得る。層終了部３５および３６は、プラットフォーム２３および２４の遠位端にセットバック４３をもたらすセットバックを形成する。
【００６７】
次に、プリフォーム３０が湿らされ、軟化されて、ファイバーをレジスタの外に移動させることをより容易くすることができる。次いで、主プリフォーム３０は、プリフォーム３０に必要な形状と一致する内部空間を有する成形型の中に入れられる。
【００６８】
次いで、プリフォーム３０は乾燥され、それによって、硬化し、成形中に付与された形状をブロックする。図６に示すように、次に、シム４０は主プリフォーム３０の横断方向セグメントの端部に取り付けられ、その頂部フランジは主プリフォームのセットバック３５および３６内に係合する。このように仕上げられたプリフォーム３０’は最終的に、所望の最終ブレード１０の寸法を有する射出成形型内に配置され、その中にマトリックスが注入され、この例ではエポキシ樹脂が注入される。そのような注入は、例えば、周知のＲＴＭ法によって実施され得る。この共射出成形は、このステップの終わりに、ブレード１０が、シム４０を備える複合材料でできた単一部品として得られるように、シム４０を主プリフォーム３０上に固定する働きをする。
【００６９】
当然のことながら、上述の製織の例は、当業者が容易に認識する多くの他の可能な例の中の一例に過ぎない。特に、類似のプリフォーム形状を得るために、非連結の他の配置を想像し、交差層、抽出層、または厚さの遷移などの他の製織技術を使用することが可能である。当業者であれば、特に国際公開第２０１４／０７６４０８号パンフレットの中に多数の製織例を見出すであろう。
【００７０】
さらに、別の例では、主プリフォーム３０は、マトリックスを注入することによって最初に圧密化されてもよく、その後、シム４０は、接着剤、リベット締め、ボルト締め、または他の締結方法による第２のステップで取り付けられてもよい。このような状況下では、製織中に層を終了させるのではなく、圧密化後にプラットフォーム２３を機械加工することによって、セットバック４３を得ることができる。
【００７１】
第１の変形形態では、図７に示すように、プラットフォーム２３’の遠位端の底面は、同様にシム４０’の底部フランジ４２’の厚さに相当する深さのセットバック４４’を提供することができる。
【００７２】
第２の変形形態では、図８に示すように、吸込側プラットフォーム２３のシム４０ａは、その遠位端にそれぞれ溝４５を有し、一方、加圧側プラットフォーム２４のシム４０ｂは、隣接するシム４０ａの中の溝４５と協働することができる各スプライン４６を提供する。当然ながら、逆の構成もまた可能である。
【００７３】
図９および図１０は、ブレード１１０の第２の実施形態を示す。この第２の実施形態では、補強材は、プラットフォーム１２３、１２４の底面に沿ってそれらの遠位端にわたって延在する矩形または台形断面の各ボックス形状１５０の形態である。ボックス形状は、その全長にわたって中空であり、それにより、上流端および下流端にそれぞれ軸方向に開いた空洞１５１および１５２を形成する。
【００７４】
そのようなブレード１１０は、第１の実施形態と同様の製造方法を用いて得ることができる。したがって、類似の主ファイバープリフォームが製織され、次に、例えば、リベット１５９または接着剤のスポットを使用して、主プリフォームの横断方向セグメントの底面に対してボックス形状１５０が取り付けられ、次いでこのように仕上げたプリフォームが共射出成形を受ける。
【００７５】
別法として、ボックス形状１５０は、接着剤結合、リベット締め、ボルト締め、または任意の他の方法によって、例えば上述の主ファイバープリフォーム３０から由来する、既に圧密化された複合ブレード上に取り付けられ得る。
【００７６】
さらに、図６に示す装置と同様の重なり防止手段をボックス形状１５０に設けることが可能であり、吸込側ボックス形状はそれぞれの溝を有し、加圧側ボックス形状は対応するスプライン形状を有することが可能であることが確認されるはずである。
【００７７】
図１１は、ブレード２１０の第３の実施形態を示す。この第３の実施形態では、補強材は、各プラットフォーム２２３、２２４の遠位端全体にわたって延在し、その厚さで囲まれた円形または楕円形部分のシリンダ２６０の形態である。
【００７８】
図１２に見られるように、シリンダ２６０は、その全長に沿って中空であり、それによって、上流端および下流端でそれぞれ軸方向に開いた空洞２６１および２６２を形成する。シリンダはまた、その外面に分布されたスパイク２６３を有する。
【００７９】
そのようなブレード２１０を製作することは、上述の第１および第２の実施形態に類似している。主ファイバープリフォーム２３０は、上述の実施形態と同様の方法で最初に織り込まれるが、一方それにもかかわらず、横断方向セグメント２３３にはより大きな長さが与えられる。
【００８０】
一旦主プリフォーム２３０の製織が終了すると、横断方向セグメント２３３が横断方向に折り畳まれ、次いで各横断方向セグメント２３３の遠位端が１つのシリンダ２６０の周りに巻き付けられ、次に、シリンダのスパイク２６３が、横断方向セグメント２３３のファイバーの間に突出する。
【００８１】
このように仕上げられたプリフォームは、次いで、上述の実施形態と同様の方法でマトリックスを注入することによって圧密化される。
【００８２】
図１３は、ファンディスク２１１に取り付けられたブレード２１０の軸方向断面図である。図１３では、ファン２の上流シェル２１３および下流ドラム２１４を見ることができ、これらの２つの部材２１３および２１４は、ロータ上に配置され、したがって、ディスク２１１およびブレード２１０と同期して回転する。
【００８３】
図１３において、上流シェル２１３は、シリンダ２６０の上流空洞２６１に係合する複数のフィンガ２１３ａを有し、下流ドラム２１４は、同様に、シリンダ２６０の下流空洞２６２に係合する複数のフィンガ２１４ａを備え、そのような装置は、シリンダ２６０を保持するように働き、したがって、作動中のプラットフォーム２２３の過度の変形を回避することを注目すべきである。
【００８４】
このような保持機構は、第２の実施形態のボックス形状１５０の形態の補強材を用いてやはり可能であることを理解することができる。
【００８５】
本明細書に説明された実施形態または実施は、非限定的な例示として与えられており、当業者は、説明の観点から、これらの実施形態または実施を容易に改変することができ、または本発明の範囲内でありながら、他の実施形態または実施を想定することができる。
【００８６】
さらに、これらの実施形態または実施の様々な特徴は、単独で、または互いに組み合わせて使用され得る。それらが組み合わされる場合、特徴は、上述したように、または他の方法で組み合わされてもよく、本発明は、本明細書に説明される特定の組み合わせに限定されない。特に、反対に特定されない限り、任意の１つの実施形態または実施を参照して説明される特徴は、他の実施形態または実施に類似の方法で応用され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年12月28日(2017.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジンブレード用のプリフォームであって、プリフォームが、三次元織りによって得られる主ファイバープリフォーム（３０）を備え、さらに、
ブレード根元（２１）を形成するのに適する第１の長手方向セグメント（３１）と、
第１の長手方向セグメント（３１）を上方に延長し、エーロフォイル部（２２）を形成するのに適する第２の長手方向セグメント（３２）と、
第１の長手方向セグメント（３１）と第２の長手方向セグメント（３２）との間の接合部から横断方向に延在し、第１のプラットフォーム（２３）を形成するのに適する第１の横断方向セグメント（３３）と、
を備えるプリフォームであって、
プリフォーム（３０’）が、第１の横断方向セグメント（３３）の遠位縁の少なくとも部分に沿って、主ファイバープリフォーム（３０）上に取り付けられる少なくとも１つの補強材（４０）をさらに含む、プリフォーム。
【請求項２】
補強材が、Ｕ字形断面を有し、第１の横断方向セグメント（３３）の遠位縁を把持するシム（４０）である、請求項１に記載のプリフォーム。
【請求項３】
シム（４０）の上端が、第１の横断方向セグメント（３３）の上面に形成されたセットバック（３５）に係合して、その結果、シム（４０）の上面が、第１の横断方向セグメント（３３）の上面と同一平面である、請求項２に記載のプリフォーム。
【請求項４】
補強材が、第１の横断方向セグメントの底面に取り付けられたボックス形状（１５０）である、請求項１に記載のプリフォーム。
【請求項５】
補強材（４０ａ）が、隣接するブレードのプラットフォームの補強材（４０ｂ）の軸方向ノッチまたは軸方向スプライン（４６）とそれぞれ協働するように構成された、軸方向スプラインまたは軸方向ノッチ（４５）を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のプリフォーム。
【請求項６】
補強材が、好ましくはスパイク（２６３）を備え付ける、シリンダ（２６０）であり、第１の横断方向セグメント（２３３）の遠位端がシリンダの周りに巻かれている、請求項１に記載のプリフォーム。
【請求項７】
補強材（１５０）が、軸方向の内部空洞（１５１，１５２）を含む、請求項４から６のいずれか一項に記載のプリフォーム。
【請求項８】
主ファイバープリフォーム（３０）が、第１の長手方向セグメント（３１）と第２の長手方向セグメント（３２）との間の接合部から横断方向に延在し、第１の横断方向セグメント（３３）と同一平面上にあり、第１の横断方向セグメント（３３）から離れ、第２のプラットフォーム（２４）を形成するのに適している第２の横断方向セグメント（３４）を備え、プリフォーム（３０’）が、第２の横断方向セグメント（３４）の遠位縁の少なくとも部分に沿って、主ファイバープリフォーム（３０）に取り付けられる第２の補強材（４０）をさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載のプリフォーム。
【請求項９】
ブレード根元（２１）と、
ブレード根元（２１）から上方に延在するエーロフォイル部（２２）と、
複合材料からなり、ブレード根元（２１）とエーロフォイル部（２２）との間の接合部と同一平面に、エーロフォイル部（２２）に対して横断方向に延在するプラットフォーム（２３）と、
を備えるタービンエンジンのためのブレードであって、
プラットフォーム（２３）が、前記プラットフォーム（２３）の遠位縁の少なくとも部分に沿って延在する補強材（４０）を備える、ブレード。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載のプリフォーム（３０’）を用いて複合材料から一体成形方法で作製され、前記プリフォーム（３０’）が型内に成形され、マトリックス内に埋め込まれている、請求項９に記載のブレード。
【請求項１１】
補強材（４０）がプラットフォーム（２３）に取り付けられている、請求項９に記載のブレード。
【請求項１２】
請求項９から１１のいずれか一項に記載の複数のブレード（１０）を含む、タービンエンジン用のブレード付きホイール。
【請求項１３】
請求項９から１１のいずれか一項に記載の少なくとも１つのブレード（１０）、または請求項１２に記載のブレード付きホイール（２）を含む、タービンエンジン。
【国際調査報告】
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