圓筒狀外殼及圓筒狀外殼的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及例如作為覆蓋航空器用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片的風(fēng)扇外殼使用的圓 筒狀外殼及圓筒狀外殼的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 例如，上述覆蓋航空器用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片的風(fēng)扇外殼謀求輕量及具有高強(qiáng) 度，為滿(mǎn)足這些要求，作為風(fēng)扇外殼的素材嘗試采用強(qiáng)化纖維和熱固化樹(shù)脂的復(fù)合材料。
[0003] 在上述風(fēng)扇外殼中，在覆蓋風(fēng)扇葉片的呈圓筒狀的外殼主體的中間部分，例如，安 裝有齒輪箱等的結(jié)構(gòu)體，或者根據(jù)設(shè)計(jì)，成為用于將噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)連結(jié)于翼的結(jié)構(gòu)體或用于 將噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力傳遞到機(jī)體的結(jié)構(gòu)體的一部分而得的朝外凸緣沿著周向以環(huán)狀配置， 但該朝外凸緣的素材也與外殼主體同樣地開(kāi)始采用碳纖維等的強(qiáng)化纖維和環(huán)氧樹(shù)脂等的 熱固化樹(shù)脂的復(fù)合材料。
[0004] 作為采用了該復(fù)合材料的朝外凸緣，有例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1記載的發(fā)明。該朝外凸緣 具有：沿著外殼主體的周向的環(huán)狀的成為凸緣主體部分的凸緣主體層；從兩側(cè)支承凸緣主 體層且固定在外殼主體的外周面上的附著支承層，凸緣主體層及附著支承層都是層疊包含 由碳纖維等的強(qiáng)化纖維形成的織物在內(nèi)的多個(gè)織物層而形成的。
[0005] 將上述朝外凸緣形成在外殼主體的外周面上來(lái)制造風(fēng)扇外殼（圓筒狀外殼）時(shí)， 首先，重疊多個(gè)織物層而成形層疊體，通過(guò)加熱該層疊體，使預(yù)先含浸于織物層的熱固化樹(shù) 脂固化而形成凸緣主體層。
[0006] 然后，在由強(qiáng)化纖維和熱固化樹(shù)脂的復(fù)合材料形成的外殼主體的外周面上，沿周 向配置凸緣主體層，在該凸緣主體層的兩側(cè)，層疊多個(gè)織物層作為附著支承層成形之后，加 熱附著支承層使其與凸緣主體層同樣地固化，由此將凸緣主體層固定在外殼主體的外周面 上。
[0007] 【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】
[0008] 【專(zhuān)利文獻(xiàn)】
[0009] 【專(zhuān)利文獻(xiàn)1】日本特開(kāi)2008-144757號(hào)公報(bào)
[0010] 然而，在上述風(fēng)扇外殼中，在外殼主體的外周面上形成朝外凸緣時(shí)，在將凸緣主體 層沿周向配置在外殼主體的外周面上的狀態(tài)下，在該凸緣主體層的兩側(cè)成形附著支承層， 從而具有在凸緣主體層的基端部分和覆蓋該部分的附著支承層之間可能產(chǎn)生間隙的問(wèn)題， 解決該問(wèn)題就成為了以往的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明是著眼于上述以往的課題而研發(fā)的，其目的是提供圓筒狀外殼及圓筒狀外 殼的制造方法，例如，將強(qiáng)化纖維和熱固化樹(shù)脂的復(fù)合材料作為素材，具有環(huán)狀的朝外凸緣 的風(fēng)扇外殼的情況下，能夠確保該朝外凸緣的部分中的高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
[0012] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的圓筒狀外殼，由使熱固化樹(shù)脂含浸于強(qiáng)化纖維而成的 復(fù)合材料形成，其特征在于，具有：呈圓筒狀的外殼主體；朝外凸緣，沿周向以環(huán)狀配置在 所述外殼主體的外周面上，所述朝外凸緣具有：粘接層，被粘接在所述外殼主體的外周面 上；截面三角形的基礎(chǔ)層，在該粘接層上沿所述外殼主體的周向配置；一個(gè)凸緣構(gòu)成層， 一體地具有從該基礎(chǔ)層的一個(gè)斜面層疊在該一個(gè)斜面這一側(cè)的所述粘接層上的底層及從 所述基礎(chǔ)層的一個(gè)斜面沿離心方向立起的壁層；另一個(gè)凸緣構(gòu)成層，一體地具有與所述 粘接層連續(xù)且從所述基礎(chǔ)層的另一個(gè)斜面層疊在該另一個(gè)斜面這一側(cè)的所述粘接層上的 底層及從所述基礎(chǔ)層的另一個(gè)斜面向離心方向立起并與所述一個(gè)凸緣構(gòu)成層的壁層重合 的壁層，所述基礎(chǔ)層是層疊包含集束強(qiáng)化纖維而成的粗紗在內(nèi)的粗紗層而形成的，一體地 具有所述底層及所述壁層的一個(gè)凸緣構(gòu)成層、以及一體地具有所述粘接層、所述底層及所 述壁層的另一個(gè)凸緣構(gòu)成層都是層疊包含由相對(duì)于所述外殼主體的軸心方向的取向角為 ± 15~75°的2軸的強(qiáng)化纖維帶形成的非卷曲結(jié)構(gòu)的2軸織物在內(nèi)的多個(gè)2軸織物層而 形成的。
[0013] 優(yōu)選的是，所述外殼主體的外周面及所述朝外凸緣中的兩所述凸緣構(gòu)成層的各壁 層都是通過(guò)由使熱固化樹(shù)脂含浸于強(qiáng)化纖維而成的復(fù)合材料形成的保護(hù)層被覆蓋。
[0014] 優(yōu)選的是，作為覆蓋航空器用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片的風(fēng)扇外殼使用。
[0015] 另外，本發(fā)明的上述圓筒狀外殼的制造方法，其特征在于，經(jīng)由如下工序形成所述 朝外凸緣：將片狀的所述另一個(gè)凸緣構(gòu)成層的粘接層部分層疊在模具上而形成所述粘接層 的工序；在層疊于所述模具上的片狀的所述另一個(gè)凸緣構(gòu)成層中的所述粘接層上形成截面 三角形的所述基礎(chǔ)層的工序；從所述基礎(chǔ)層的一個(gè)斜面將片狀的所述一個(gè)凸緣構(gòu)成層的底 層部分層疊在位于所述另一個(gè)凸緣構(gòu)成層中的該一個(gè)斜面?zhèn)鹊乃稣辰訉由隙纬伤?底層的工序；使所述一個(gè)凸緣構(gòu)成層的壁層部分在所述基礎(chǔ)層的一個(gè)斜面上立起而形成所 述壁層的工序；將與所述另一個(gè)凸緣構(gòu)成層的所述粘接層連續(xù)的部分在所述基礎(chǔ)層的另一 個(gè)斜面這一側(cè)折回，將該折回的部分從所述粘接層重合于所述基礎(chǔ)層的另一個(gè)斜面上而形 成該另一個(gè)凸緣構(gòu)成層的所述底層，并且在所述基礎(chǔ)層的另一個(gè)斜面上立起并形成所述壁 層而與所述一個(gè)凸緣構(gòu)成層的壁層重合的工序；在所述另一個(gè)凸緣構(gòu)成層這一側(cè)設(shè)定受壓 模，在裝袋后的狀態(tài)下加熱加壓而使含浸于所述織物層的各強(qiáng)化纖維的熱固化樹(shù)脂固化的 加熱加壓工序，在經(jīng)過(guò)上述各工序形成了該所述朝外凸緣之后，將從所述模具脫模的所述 朝外凸緣粘接在由使熱固化樹(shù)脂含浸于所述強(qiáng)化纖維而成的復(fù)合材料形成的圓筒狀的所 述外殼主體的外周面。
[0016] 在本發(fā)明的圓筒狀外殼及圓筒狀外殼的制造方法中，構(gòu)成外殼主體及朝外凸緣 的復(fù)合材料的強(qiáng)化纖維能夠使用例如碳纖維、玻璃纖維、有機(jī)纖維（芳綸、PBO、聚酯、聚乙 烯）、氧化鋁纖維、碳化硅纖維，作為基質(zhì)，熱固化樹(shù)脂能夠使用例如聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、乙 烯基酯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂、P惡挫啉樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂。
[0017] 在本發(fā)明的圓筒狀外殼中，構(gòu)成朝外凸緣的一個(gè)凸緣構(gòu)成層及另一個(gè)凸緣構(gòu)成層 都是層疊包含由碳纖維等的強(qiáng)化纖維束形成的呈非卷曲結(jié)構(gòu)的2軸織物在內(nèi)的多個(gè)2軸織 物層而形成的，從而能夠發(fā)揮非卷曲結(jié)構(gòu)的特征即伸縮性，朝外凸緣的制造時(shí)的凸緣構(gòu)成 層的各折回不會(huì)產(chǎn)生褶皺或纖維的曲折。
[0018] 另外，在本發(fā)明的圓筒狀外殼中，朝外凸緣的制造時(shí)，一個(gè)凸緣構(gòu)成層及另一個(gè)凸 緣構(gòu)成層的兩凸緣構(gòu)成層的各底層被層疊在層疊于粘接層上的基礎(chǔ)層的兩斜面上及粘接 層上，并且兩凸緣構(gòu)成層的各壁層都在基礎(chǔ)層的兩斜面上立起，從而幾乎沒(méi)有在兩凸緣構(gòu) 成層和基礎(chǔ)層之間產(chǎn)生間隙的可能性，其結(jié)果，在朝外凸緣的部分中，能夠確保高的結(jié)構(gòu)強(qiáng) 度。
[0019] 發(fā)明的效果
[0020] 在本發(fā)明的圓筒狀外殼中，具有環(huán)狀的朝外凸緣的風(fēng)扇外殼的情況下，能夠發(fā)揮 能夠確保該朝外凸緣的部分中的高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度這樣的非常優(yōu)良的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是采用了本發(fā)明的一實(shí)施例的風(fēng)扇外殼的航空器用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的概要截面 說(shuō)明圖。
[0022] 圖2A是圖1的風(fēng)扇外殼的朝外凸緣部分的放大截面說(shuō)明圖。
[0023] 圖2B是剖切圖1的風(fēng)扇外殼的朝外凸緣所采用的2軸織物的一部分地表示的部 分平面說(shuō)明圖。
[0024] 圖3A是圖1所示的風(fēng)扇外殼的制造方法中的朝外凸緣的成形工序的第1工序說(shuō) 明圖。
[0025] 圖3B是圖1所示的風(fēng)扇外殼的制造方法中的朝外凸緣的成形工序的第2工序說(shuō) 明圖。
[0026] 圖3C是圖1所示的風(fēng)扇外殼的制造方法中的朝外凸緣的成形工序的第3工序說(shuō) 明圖。
[0027] 圖3D是圖1所示的風(fēng)扇外殼的制造方法中的朝外凸緣的成形工序的第4工序說(shuō) 明圖。
[0028] 圖3E是圖1所示的風(fēng)扇外殼的制造方法中的朝外凸緣的成形工序的第5工序說(shuō) 明圖。
[0029] 圖4A是圖1所示的風(fēng)扇外殼的制造方法中的朝外凸緣的成形工序的第6工序說(shuō) 明圖。
[0030] 圖4B是圖1所示的風(fēng)扇外殼的制造方法中的朝外凸緣的成形工序的第7工序說(shuō) 明圖。
[0031] 圖4C是圖1所示的風(fēng)扇外殼的制造方法中的朝外凸緣的成形工序的第8工序說(shuō) 明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 以下，基于【附圖說(shuō)明】本發(fā)明。
[0033] 圖1~圖4C表不本發(fā)明的圓筒狀外殼的一實(shí)施例，在該實(shí)施例中，以本發(fā)明的筒 狀外殼為航空器用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇外殼的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0034] 如圖1所示，航空器用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)1將從前方（圖示左方）取入的空氣通過(guò)具有 多個(gè)風(fēng)扇葉片的風(fēng)扇2送入壓縮機(jī)3,向被該壓縮機(jī)3壓縮的空氣噴射燃料并在燃燒室4中 燃燒，通過(guò)由此產(chǎn)生的高溫氣體的膨脹使高壓渦輪5及低壓渦輪6旋轉(zhuǎn)。
[0035] 覆蓋風(fēng)扇2的多個(gè)風(fēng)扇葉片的風(fēng)扇外殼9具有：呈圓筒狀的外殼主體9C ;在該外 殼主體9C的外周面9a上沿周向以環(huán)狀配置的朝外凸緣10。在外殼主體9C的前端部（圖 示左端部），形成有能夠與發(fā)動(dòng)機(jī)罩7連結(jié)的環(huán)狀的朝外凸緣9F，并且在后端部（圖示右端 部），形成有能夠與發(fā)動(dòng)機(jī)艙8連結(jié)的環(huán)狀的朝外凸緣9R，朝外凸緣10是在外殼主體9C的 外周面9a上以分段化的狀態(tài)被配置。
[0036] 風(fēng)扇外殼9的外殼主體9C及朝外凸緣10都由使環(huán)氧樹(shù)脂等的熱固化樹(shù)脂含浸于 碳纖維等的強(qiáng)化纖維而成的復(fù)合材料形成。
[0037] 該情況下，如圖2A所示，朝外凸緣10具有：粘接在外殼主體9C的外周面9a上的 粘接層Ilc ;在該粘接層Ilc上沿外殼主體9C的周向配置的截面三角形的基礎(chǔ)層12。
[0038] 另外，朝外凸緣10具有一個(gè)凸緣構(gòu)成層13,其一體地具有從基礎(chǔ)層12的一個(gè)斜面 (圖2A右方斜面）12a層疊在該一個(gè)斜面12a這一側(cè)的粘接層Ilc上的底層13a及從基礎(chǔ) 層12的一個(gè)斜面12a向離心方向（圖示上方向）立起的壁層13b。
[0039] 而且，朝外凸緣10具有另一個(gè)凸緣構(gòu)成層11，其一體地具有與粘接層lie連續(xù)且 從基礎(chǔ)層12的另一個(gè)斜面（圖2A左方斜面）12b層疊到該另一個(gè)斜面12b這一側(cè)的粘接 層lie上的底層Ila及從基礎(chǔ)層12的另一個(gè)斜面12b向離心方向（圖示上方向）立起并 與一個(gè)凸緣構(gòu)成層13的壁層13b重合的壁層lib。
[0040] 在該實(shí)施例中，基礎(chǔ)層12是層疊包含集束碳纖維等的強(qiáng)化纖維而成的粗紗（纖維 束）在內(nèi)的粗紗層而形成的。此外，基礎(chǔ)層12的構(gòu)成材料不限于粗紗，能夠使用交叉（織 物）或非卷曲面料等的材料。
[0041] 另一方面，一體地具有底層13a及壁層13b的一個(gè)凸緣