RU2774531C2 - Fibrous structure and part of composite material containing such a structure - Google Patents

Abstract

FIELD: composite materials.

SUBSTANCE: fibrous structure (200) contains a set of weft layers and warp layers interconnected by multilayer three-dimensional weave. Fibrous structure (200) contains at least first and second sections (203 and 204) adjacent in the warp direction, where first section (203) has, in a direction perpendicular to warp and weft directions, a thickness greater than a thickness of second section (204). In this case, first section (203) contains in its core (2031) at least one fibrous material (ML) obtained by means of three-dimensional weaving of warp threads and weft threads in the form of a mesh of false binding weave, and mentioned at least one material (ML) is located between two covering layers (2032, 2033) located near the surface of first section (203), and it is connected to covering layers (2032, 2033) by means of warp threads (C3, C16) that belong to the mentioned covering layers and that are locally tilted to the mentioned material.

EFFECT: obtaining a fibrous structure.

12 cl, 20 dwg

Description

Предпосылки создания изобретения.Background of the invention.

Настоящее изобретение относится к изготовлению частей из композитного материала, а более конкретно - к изготовлению волокнистых армирующих структур для таких частей посредством трехмерного (3D) или многослойного ткачества.The present invention relates to the manufacture of parts from a composite material, and more specifically to the manufacture of fibrous reinforcing structures for such parts through three-dimensional (3D) or multi-layer weaving.

Областью заявки на изобретение является изготовление частей из структурного композитного материала, т.е. частей, содержащих волокнистую армирующую структуру, уплотненную посредством матрицы. Использование композитных материалов обеспечивает возможность изготовления частей, имеющих общий вес, меньший веса тех же частей, изготовленных из металла.The scope of the application for the invention is the manufacture of parts from a structural composite material, i.e. parts containing a fibrous reinforcing structure, compacted by means of a matrix. The use of composite materials makes it possible to manufacture parts having a total weight less than the weight of the same parts made of metal.

Изобретение более конкретно относится к частям, изготовленным из композитного материала, содержащего один или большее количество участков с локально увеличенной толщиной, которую применяют, например, в хвостовике лопатки авиадвигателя, и которая соответствует зоне, содержащей большие вариации толщины в части из композитного материала. Для части, изготовленной из композитного материала, имеющей переменную толщину, изменение толщины контролируют, регулируя волокнистую структуру, которая должна составлять армирующую структуру части.The invention more specifically relates to parts made from a composite material containing one or more areas of locally increased thickness, as used in, for example, an aircraft engine blade root, and which corresponds to a zone containing large thickness variations in the composite material part. For a part made from a composite material having a variable thickness, the change in thickness is controlled by adjusting the fibrous structure which is to constitute the reinforcing structure of the part.

Изготовление лопаток из композитного материала для газотурбинных двигателей уже известно. Можно упомянуть, в частности, патентную заявку US 2011/0311368, поданную совместно компаниями Snecma и Snecma Propulsion Solide. В этой заявке описан способ изготовления лопатки для газотурбинного двигателя из композитного материала, содержащего волокнистую армирующую структуру, уплотненную посредством матрицы, где волокнистая заготовка, представляющая армирующую структуру, изготовлена посредством многослойного ткацкого переплетения и содержит первый участок малой толщины, образующий аэродинамическую предварительную заготовку; и второй участок большей толщины, образующий хвостовик предварительной заготовки лопатки. При таких обстоятельствах хвостовик предварительной заготовки лопатки изготавливали, используя вставку, для формирования бульбообразной области в участке лопатки, соответствующей ее хвостовику.The manufacture of blades from composite material for gas turbine engines is already known. Mention may be made in particular of US 2011/0311368 jointly filed by Snecma and Snecma Propulsion Solide. This application describes a method for manufacturing a blade for a gas turbine engine from a composite material containing a fibrous reinforcing structure densified by a matrix, where the fibrous blank representing the reinforcing structure is made by means of a multilayer weave and contains a first section of small thickness forming an aerodynamic preform; and a second section of greater thickness forming the blade preform shank. Under such circumstances, the root of the blade preform was made using an insert to form a bulbous region in the region of the blade corresponding to its root.

Тем не менее, при использовании такой технологии формирования хвостовика лопатки промышленное производство лопатки становилось более сложным и приводило к увеличению стоимости ее производства, так как оно вело к большим потерям материала, и при этом требовалась сложная обработка, из-за чего замедлялась скорость производства. Кроме того, вставка, которую тоже изготавливали из композитного материала, должна была быть уплотнена и механически обработана, что, таким образом, вело к дополнительным затратам и, возможно, к отбраковке частей.However, with this blade root forming technology, the industrial production of the blade became more complicated and increased the cost of its production, since it led to a large loss of material, and complicated processing was required, thereby slowing down the production speed. In addition, the insert, which was also made of composite material, had to be compacted and machined, thus leading to additional costs and possibly part rejection.

Текстильная структура предварительной заготовки, являющейся естественно гибкой, механически взаимодействует со вставкой и может приводить, в частности, к усилиям сдвига в текстильной структуре, к поворотным движениям вставки, к потере взаимосвязи между вставкой и текстильной структурой, и т.д.The textile structure of the preform, which is naturally flexible, interacts mechanically with the insert and can lead, in particular, to shear forces in the textile structure, to rotational movements of the insert, to loss of relationship between the insert and the textile structure, etc.

Кроме того, установлено, что формование и уплотнение участка предварительной заготовки, направленные на формирование хвостовика лопатки, являются сложными процессами, в частности, из-за того, что допуски на профиль бульбообразного хвостовика являются очень малыми (порядка одной десятой миллиметра), и из-за того, что к этому участку лопатки предъявляются жесткие требования, касающиеся обеспечения механических свойств, если учитывать, что в хвостовике лопатки концентрируется большая часть сил, прикладываемых к лопатке.In addition, it has been found that the molding and compaction of the preform portion aimed at forming the blade root are complex processes, in particular due to the fact that the tolerances on the profile of the bulbous root are very small (on the order of one tenth of a millimeter), and because for the fact that strict requirements are imposed on this section of the blade regarding the provision of mechanical properties, given that most of the forces applied to the blade are concentrated in the blade root.

Другое решение, описанное, в частности, в документах US 7 101 154 и US 2011/0311368, заключается в увеличении линейной плотности (и, таким образом, поперечного сечения) нитей в участках большей толщины в волокнистой структуре для уменьшения объема, для уменьшения толщины, тогда как трехмерную (3D) волокнистую структуру формуют посредством сжатия. Тем не менее, локальное использование нитей большей линейной плотности ведет к увеличению содержания волокна в предварительной заготовке. Если содержание волокна является очень большим, то получаемая в результате сетка пор может быть недостаточной для обеспечения возможности хорошего доступа участков матрицы в сердцевину предварительной заготовки и, следовательно, для получения композитного материала, являющегося равномерным и, таким образом, обладающим хорошими механическими свойствами.Another solution, described in particular in US 7 101 154 and US 2011/0311368, is to increase the linear density (and thus the cross section) of the yarns in areas of greater thickness in the fibrous structure to reduce volume, to reduce the thickness, while a three-dimensional (3D) fibrous structure is formed by compression. However, the local use of threads of higher linear density leads to an increase in the fiber content in the preform. If the fiber content is very high, then the resulting network of pores may not be sufficient to allow good access of the die sections into the core of the preform and hence to obtain a composite material that is uniform and thus has good mechanical properties.

Таким образом, желательно иметь возможность создания доступных трехмерных (3D) или многослойных волокнистых структур, содержащих участки большей толщины, но которые не обладали бы вышеупомянутыми недостатками.Thus, it is desirable to be able to create affordable three-dimensional (3D) or multi-layer fibrous structures containing sections of greater thickness, but which would not have the aforementioned disadvantages.

Цель и сущность изобретенияPurpose and essence of the invention

Поэтому, согласно первому аспекту изобретения, создана волокнистая структура, содержащая множество уточных слоев и основных слоев, взаимосвязанных посредством многослойного трехмерного ткацкого переплетения, причем волокнистая структура содержит по меньшей мере первый и второй участки, смежные в основном направлении, и первый участок имеет в направлении, перпендикулярном к основному и уточному направлениям, толщину, большую толщины второго участка, при этом структура отличается тем, что первый участок содержит около его сердцевины по меньшей мере один волокнистый материал, полученный посредством трехмерного ткацкого переплетения основных нитей и уточных нитей при формировании сетки ложного перевивочного переплетения, и упомянутый по меньшей мере один материал расположен между двумя покровными слоями, расположенными около поверхности первого участка, и связан с покровными слоями основными нитями, принадлежащими упомянутым покровным слоям и локально отклоненным в упомянутый материал.Therefore, according to the first aspect of the invention, a fibrous structure is provided comprising a plurality of weft layers and warp layers interconnected by a three-dimensional multilayer weave, the fibrous structure comprising at least first and second sections adjacent in the warp direction, and the first section has in the direction, perpendicular to the warp and weft directions, a thickness greater than the thickness of the second section, while the structure is characterized in that the first section contains at least one fibrous material near its core, obtained by three-dimensional weaving of the warp threads and weft threads when forming a mesh of false leno weave , and said at least one material is located between two cover layers located near the surface of the first section, and is connected to the cover layers by warp threads belonging to said cover layers and locally deflected into said material.

Использование волокнистого материала с ложным перевивочным переплетением в сердцевине волокнистой структуры обеспечивает возможность получения большого изменения толщины между первым и вторым участками и регулирование содержания волокон в сердцевине первого участка. Кроме того, использование этого волокнист материала с ложным перевивочным переплетением обеспечивает возможность очень хорошего проникновения ингредиентов матрицы в волокнистую структуру сердцевины благодаря ее ажурной структуре при формировании сетки, и оно совместимо с использованием нитей большой линейной плотности. Волокнистая структура, согласно изобретению, является полностью текстильной структурой (т.е. без какой-либо дополнительной вставки), и нити структуры, переплетенные посредством трехмерного (3D) или многослойного ткацкого переплетения, таким образом, обеспечивают возможность того, что структура не может быть расслоена.The use of a false leno fiber material in the core of the fibrous structure makes it possible to obtain a large variation in thickness between the first and second sections and to control the fiber content in the core of the first section. In addition, the use of this false leno fibrous material allows very good penetration of the matrix ingredients into the fibrous structure of the core due to its openwork structure when forming the net, and is compatible with the use of high-density yarns. The fibrous structure according to the invention is a wholly textile structure (i.e. without any additional insert), and the threads of the structure interlaced by means of a three-dimensional (3D) or multi-layer weave thus provide the possibility that the structure cannot be stratified.

Материал с ложным перевивочным переплетением содержит множество уточных слоев и отличается тем, что он сформирован посредством ткацкого переплетения множества основных нитей со множеством уточных нитей, и тем, что он содержит по меньшей мере:The false leno material comprises a plurality of weft layers and is characterized in that it is formed by weaving a plurality of warp yarns with a plurality of weft yarns and in that it comprises at least:

первую группу основных нитей, содержащую по меньшей мере один внутренний слой связующих основных нитей, которыми связаны уточные нити первого слоя материала с уточными нитями второго слоя материала, расположенного рядом с первым слоем; иthe first group of warp threads, containing at least one inner layer of binder warp threads, which connect the weft threads of the first layer of material with the weft threads of the second layer of material located next to the first layer; and

вторую группу основных нитей, отличающуюся от первой группы основных нитей и расположенную рядом с ней в уточном направлении, причем упомянутая вторая группа содержит по меньшей мере один внутренний слой связующих основных нитей, которыми связаны уточные нити первого слоя с уточными нитями второго слоя и представляющими направление взаимосвязи с уточными нитями, перевернутое относительно направления взаимосвязи, представленное посредством внутреннего слоя связующих основных нитей первой группы, с уточными нитями.a second group of warp threads, different from the first group of warp threads and located next to it in the weft direction, and said second group contains at least one inner layer of binder warp threads, which connect the weft threads of the first layer with the weft threads of the second layer and representing the direction of the relationship with weft threads, reversed with respect to the direction of the relationship, represented by the inner layer of binder warp threads of the first group, with weft threads.

Во всем данном тексте и на всех чертежах утверждается и показано согласно принятым правилам и для обеспечения удобства, что имеются основные нити, которые отклонены от их трасс для удерживания уточных нитей. Тем не менее, эти роли основных и уточных нитей могут быть изменены на обратные, и такое изменение порядка следует рассматривать, как порядок, также охватываемый формулой изобретения.Throughout this text and all drawings, it is stated and shown, in accordance with accepted rules and for the sake of convenience, that there are warp threads that are deflected from their paths to hold the weft threads. However, these roles of the warp and weft threads can be reversed, and such reversal of order should be considered as an order also covered by the claims.

Тот факт, что внутренний слой связующих основных нитей в каждой из первой и второй групп взаимосвязан с уточными нитями в перевернутых взаимосвязанных направлениях, обеспечивает возможность исключения этих двух связанных нитей, введенных в контакт. Благодаря этой характеристике обеспечивается возможность сохранения ненулевого пространства вдоль уточного направления между первой и второй группами основных нитей, чем, таким образом, придают сетчатую форму материалу, содержащему каналы, сформированные сквозь его толщину, где каждый из этих каналов определен в уточном направлении посредством двух смежных групп основных нитей, и в основном направлении - посредством двух, смежных групп уточных нитей. Благодаря наличию этих каналов обеспечивается возможность придания материалу с ложным перевивочным переплетением ажурной структуры таким образом, чтобы она служила, в частности, обеспечению возможности хорошего проникновения ингредиентов матрицы в сердцевину.The fact that the inner layer of binder warp yarns in each of the first and second groups is interconnected with the weft yarns in inverted interconnected directions makes it possible to eliminate these two bonded yarns brought into contact. This characteristic makes it possible to maintain a non-zero space along the weft direction between the first and second groups of warp yarns, thereby giving a mesh shape to a material containing channels formed through its thickness, where each of these channels is defined in the weft direction by two adjacent groups warp threads, and in the main direction - by means of two adjacent groups of weft threads. The presence of these channels makes it possible to give the false leno material an openwork structure in such a way that it serves, in particular, to enable good penetration of the matrix ingredients into the core.

Предпочтительно, каждая из первой и второй групп основных нитей содержит по меньшей мере две боковые основные нити, расположенные с каждой стороны внутреннего слоя вяжущих основных нитей, где каждая из этих боковых основных нитей взаимосвязана с уточными нитями первого слоя.Preferably, each of the first and second groups of warp threads comprises at least two side warp threads located on each side of the inner layer of knit warp threads, where each of these side warp threads is interconnected with the weft threads of the first layer.

Также, предпочтительно, боковые основные нити первой группы, представляющие направление взаимосвязи с уточными нитями, перевернутое относительно направления взаимосвязи, представленного боковыми основными нитями второй группы, с уточными нитями.Also preferably, the side warp threads of the first group, representing the direction of interrelation with the weft threads, is reversed with respect to the direction of the relationship, represented by the side warp threads of the second group, with the weft threads.

В варианте осуществления, волокнистый материал с ложным перевивочным переплетением представляет, в направлении, перпендикулярном к основному и уточному направлениям, толщину, уменьшающуюся в направлении ко второму участку.In an embodiment, the false leno fibrous material presents, in a direction perpendicular to the warp and weft directions, a thickness decreasing towards the second region.

Такая характеристика является благоприятной для регулирования формы первого участка и гарантированного обеспечения перехода толщины ко второму участку.This characteristic is advantageous for controlling the shape of the first region and ensuring that the thickness transitions to the second region.

В варианте осуществления, первый и второй участки содержат одинаковое количество основных нитей, переплетенных непрерывно между упомянутыми первым и вторым участками, а первый участок содержит в его сердцевине количество слоев основной нити, большее количества слоев основной нити, расположенных в сердцевине второго участка.In an embodiment, the first and second sections contain the same number of warp threads interlaced continuously between the said first and second sections, and the first section contains in its core the number of layers of the warp thread, more than the number of warp thread layers located in the core of the second section.

Посредством разделения слоев основных нитей в сердцевине первого участка (т.е. посредством варьирования их количества на единицу длины), можно регулировать содержание волокна в сердцевине первого участка, при этом поддерживая удовлетворительное соотношение основных и уточных нитей в покровном слое поверх всей волокнистой структуры. Например, первый участок может содержать в его сердцевине количество слоев основной нити, равное двойному количеству слоев основной нити, расположенных в сердцевине второго участка.By separating the layers of warp yarns in the core of the first section (i.e. by varying their number per unit length), it is possible to control the fiber content in the core of the first section while maintaining a satisfactory ratio of warp and weft yarns in the cover layer over the entire fibrous structure. For example, the first section may contain in its core the number of layers of the warp thread equal to twice the number of layers of the warp thread located in the core of the second section.

В варианте осуществления, структура содержит углеродные нити или нити из керамического материала. Нить из керамического материала может быть, например, диоксидом кремния, например, алюмооксидном, или не диоксидом кремния, например, карбидом кремния.In an embodiment, the structure comprises carbon filaments or filaments of ceramic material. The filament of ceramic material may be, for example, silicon dioxide, such as alumina, or non-silica, such as silicon carbide.

Настоящее изобретение также предусматривает часть из композитного материала, содержащую волокнистую армирующую структуру, уплотненную посредством матрицы, где упомянутая волокнистая армирующая структура представлена волокнистой структурой, описанной выше.The present invention also provides a composite material part comprising a fibrous reinforcing structure densified by a matrix, wherein said fibrous reinforcing structure is the fibrous structure described above.

В варианте осуществления, данная часть соответствует газотурбинной лопатке, а первый участок волокнистой структуры представляет собой участок волокнистой армирующей структуры, служащий хвостовиком лопатки.In an embodiment, this portion corresponds to a gas turbine blade and the first fibrous structure portion is a portion of a fibrous reinforcing structure serving as a blade root.

Настоящее изобретение также предусматривает способ изготовления волокнистой структуры посредством многослойного трехмерного ткацкого переплетения множества уточных нитей и основных нитей, причем волокнистая структура содержит по меньшей мере первый и второй участки, смежные в основном направлении, и первый участок имеет, в направлении, перпендикулярном к основному и уточному направлениям, толщину, большую толщины второго участка, при этом способ отличается тем, что первый участок изготавливают посредством осуществления этапа трехмерного ткацкого переплетения основного и уточного слоев, где формируют волокнистый материал в виде сетки ложного перевивочного переплетения в сердцевине первого участка вместе с покровными слоями на поверхности первого участка, и переплетение покровных слоев локально модифицируют таким образом, чтобы отклонять определенные основные нити от упомянутых покровных слоев и переплетать их с образованием материала с ложным перевивочным переплетением.The present invention also provides a method for manufacturing a fibrous structure by a multilayer three-dimensional weave of a plurality of weft yarns and warp yarns, wherein the fibrous structure comprises at least first and second sections adjacent in the warp direction, and the first section has, in a direction perpendicular to the warp and weft directions, thickness, greater thickness of the second section, while the method is characterized in that the first section is made by carrying out the stage of three-dimensional weaving of the main and weft layers, where the fibrous material is formed in the form of a false leno mesh in the core of the first section together with the cover layers on the surface of the first section, and the weave of the cover layers is locally modified in such a way as to deviate certain warp threads from said cover layers and interlace them to form a material with a false leno weave.

При осуществлении такого способа, материал с ложным перевивочным переплетением обладает, в направлении, перпендикулярном к основному и уточному направлениям, толщиной, уменьшающейся по направлению ко второму участку.In such a method, the false leno material has, in a direction perpendicular to the warp and weft directions, a thickness decreasing towards the second region.

При осуществлении такого способа, первый и второй участки содержат одинаковое количество основных нитей, переплетенных непрерывно между первым и вторым участками, а первый участок содержит в его сердцевине количество слоев основной нити, большее количества слоев основной нити, расположенных в сердцевине второго участка.When implementing such a method, the first and second sections contain the same number of warp threads interlaced continuously between the first and second sections, and the first section contains in its core the number of layers of the main thread, more than the number of layers of the warp thread located in the core of the second section.

При осуществлении такого способа, первый участок содержит в его сердцевине количество слоев основной нити, равное двойному количеству слоев основной нити, расположенных в сердцевине второго участка.When implementing such a method, the first section contains in its core the number of layers of the main thread, equal to twice the number of layers of the main thread located in the core of the second section.

При осуществлении такого способа, волокнистая структура содержит углеродные нити или нити из керамического материала. Нить из керамического материала может быть, например, из диоксида кремния, например, из алюмооксида, или не из диоксида кремния, например, из карбида кремния.When implementing such a method, the fibrous structure contains carbon threads or threads of ceramic material. The filament of ceramic material may be, for example, silica, such as alumina, or non-silica, such as silicon carbide.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Другие характеристики и преимущества изобретения станут понятными из следующего описания конкретных вариантов осуществления изобретения, приведенных в качестве не ограничивающих (объем изобретения) примеров и описанных со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:Other characteristics and advantages of the invention will become apparent from the following description of specific embodiments of the invention, given as non-limiting (scope of the invention) examples and described with reference to the accompanying drawings, which show:

на фиг.1 - схематический вид ткацкого переплетения многослойной волокнистой структуры для лопатки авиадвигателя согласно варианту осуществления изобретения;Figure 1 is a schematic view of the weave of a multilayer fibrous structure for an aircraft engine blade according to an embodiment of the invention;

на фиг.2-17 - сечение, поперечное утку, в увеличенном масштабе, где частично показано шестнадцать последовательных плоскостей переплетения участка волокнистой структуры большей толщины, представленной на фиг.1;Fig.2-17 - section, transverse weft, on an enlarged scale, which partially shows the sixteen successive planes of interweaving of the section of the fibrous structure of greater thickness, shown in Fig.1;

на фиг.18 - вид в перспективе предварительной волокнистой заготовки лопатки, полученной из волокнистой структуры, представленной на фиг.1;Fig. 18 is a perspective view of a fiber preform of a blade obtained from the fibrous structure shown in Fig. 1;

на фиг.19 - вид в перспективе предварительной заготовки из композитного материала, полученной посредством уплотнения предварительной заготовки матрицей, представленной на фиг.18; иFig. 19 is a perspective view of a composite material preform obtained by compacting the preform with the matrix shown in Fig. 18; and

на фиг.20 - фотография материала с ложным перевивочным переплетением.figure 20 is a photograph of a material with a false leno weave.

Подробное описание вариантов осуществленияDetailed description of embodiments

Изобретение применимо, обычно, для изготовления волокнистых структур, пригодных для производства волокнистой армирующей структуры или предварительной заготовки для использования согласно способу изготовления части из композитного материала, в частности, лопатки авиадвигателя; где часть получают посредством уплотнения волокнистой структуры матрицей. Для композитных материалов, используемых при относительно низкой температуре, обычно до 300°C; в качестве матрицы обычно используют полимер или же огнеупорный материал, например, углеродный или керамический материал, например, карбид кремния, при изготовлении композитов, являющихся термоструктурными материалами. The invention is generally applicable to the manufacture of fibrous structures suitable for the production of a fibrous reinforcing structure or preform for use in a method for manufacturing a composite material part, in particular an aircraft engine blade; where the part is obtained by compacting the fibrous structure with a matrix. For composite materials used at relatively low temperatures, typically up to 300°C; the matrix is usually a polymer or a refractory material, such as a carbon or ceramic material such as silicon carbide, in the manufacture of composites that are thermostructural materials.

Волокнистую структуру, согласно изобретению, получают посредством создания трехмерного ткацкого переплетения или многослойного ткацкого переплетения.The fibrous structure according to the invention is obtained by creating a three-dimensional weave or multilayer weave.

Термин «трехмерное ткацкое переплетение», или «3D ткацкое переплетение», употребляется здесь для обозначения ткацкого переплетения, в котором по меньшей мере некоторое количество основных нитей переплетено с уточными нитями поверх множества уточных слоев.The term "three-dimensional weave" or "3D weave" is used herein to refer to a weave in which at least a number of warp yarns are interlaced with weft yarns over a plurality of weft layers.

Термин «многослойное ткацкое переплетение» употребляется здесь для обозначения трехмерного (3D) ткацкого переплетения со множеством уточных слоев, в которых базовым переплетением для каждого слоя является эквивалент обычного двухмерного (2D) переплетения, например, переплетения типа полотняного, атласного или саржевого, но с определенными точками переплетения, которыми связаны уточные слои.The term "multi-layer weave" is used here to refer to a three-dimensional (3D) weave with multiple weft layers, in which the base weave for each layer is the equivalent of a conventional two-dimensional (2D) weave, such as a plain, satin, or twill weave, but with certain weave points that bind the weft layers.

Изготовление волокнистой структуры посредством трехмерного (3D) или многослойного ткацкого переплетения обеспечивает возможность образования связи между слоями и, таким образом, достижения хорошего механического поведения волокнистой структуры, и получения в результате части из композитного материала, посредством осуществления одной операции формирования текстильной структуры.The fabrication of the fibrous structure by means of a three-dimensional (3D) or multi-layer weave allows for the formation of a bond between the layers and thus achieving good mechanical behavior of the fibrous structure, and resulting in a composite material part, in a single step of forming the textile structure.

Важно улучшить полученное состояние поверхности после уплотнения, свободное от большинства неровностей, т.е. чтобы состояние отделки было хорошим, что позволяет исключить или ограничить отделочные операции механической обработки, или исключить образование наплывов полимера в композитах с полимерной матрицей. С этой целью, для волокнистой структуры, содержащей внутренний участок, или сердцевину, и наружный участок, или покровной слой, расположенный рядом с наружной поверхностью волокнистой структуры, покровной слой предпочтительно изготавливают посредством ткацкого переплетения с переплетением типа полотняного, атласного или саржевого, для ограничения поверхностных неровностей; где при использовании переплетения типа атласного также обеспечивают внешний вид поверхности, являющейся гладкой. Переплетение покровного слоя можно варьировать около наружной поверхности волокнистой структуры для придания ей требуемых определенных свойств, например, посредством перехода от переплетения полотняного типа, при котором получается тугое соединение, к переплетению атласного типа, при котором получается гладкое состояние поверхности.It is important to improve the resulting surface condition after compaction, free from most irregularities, i.e. so that the finish condition is good, thus avoiding or limiting machining finishing operations, or preventing the formation of polymer sagging in polymer matrix composites. To this end, for a fibrous structure comprising an inner region, or core, and an outer region, or cover layer adjacent to the outer surface of the fibrous structure, the cover layer is preferably made by weaving with a plain, satin, or twill type weave to limit surface irregularities; where using a satin type weave also provides the appearance of a surface that is smooth. The weave of the cover layer can be varied near the outer surface of the fibrous structure to give it the desired specific properties, for example, by changing from a plain weave, which produces a tight connection, to a satin-type weave, which produces a smooth surface condition.

Согласно изобретению, для формования участка большой толщины в волокнистой структуре, при этом регулируя содержание волокна в этом участке, используют волокнистый материал с переплетением типа ложного перевивочного переплетения для выработки волокнистой структуры сердцевины. Также можно использовать нити или стренги различной линейной плотности в сердцевине и покровном слое и/или в основе и утке для получения соотношения в пределах требуемых ограничений между объемом содержания основных волокон и объемом содержания уточных волокон.According to the invention, in order to form a thick section in the fibrous structure while adjusting the fiber content in this section, a false leno weave type fibrous material is used to form a core fibrous structure. It is also possible to use threads or strands of different linear densities in the core and cover layer and/or in warp and weft to obtain a ratio within the required limits between the amount of warp fiber content and the amount of weft fiber content.

Для достижения механических свойств, чтобы они были по возможности менее неравномерными внутри части из композитного материала, также благоприятно улучшить уплотнение армирующей волокнистой структуры с градиентом уплотнения, который был бы по возможности малым между сердцевиной волокнистой структуры и ее покровным слоем, в частности, при осуществлении уплотнения посредством химической инфильтрации из паровой фазы (ХИПФ). С целью улучшения доступа к сердцевине предварительной заготовки, сердцевину формируют, образуя переплетение ложного перевивочного типа, в результате чего обеспечивается легкое проникновение ингредиентов матрицы благодаря ажурной сетчатой форме переплетения.In order to achieve mechanical properties that are as less uneven as possible within the composite material part, it is also advantageous to improve the compaction of the reinforcing fibrous structure with a compaction gradient that is as small as possible between the core of the fibrous structure and its cover layer, in particular when compaction is carried out. by chemical vapor infiltration (CVIP). In order to improve access to the core of the preform, the core is formed into a false leno weave, resulting in easy penetration of the matrix ingredients due to the openwork mesh shape of the weave.

Может быть целесообразным варьирование линейной плотности, т.е. поперечного сечения нитей или стренг, используемых для ткацкого переплетения волокнистой структуры, в частности, используя нити или стренги различной линейной плотности в сердцевине и покровном слое и/или основы и утка. Благодаря уменьшению линейной плотности нитей или стренг в сердцевине и покровном слое улучшается доступ газа к сердцевине, пропускаемого через покровный слой при осуществлении ХИПФ уплотнения. Линейная плотность может быть также выбрана таким образом, чтобы получалось соотношение в пределах требуемых ограничений между объем содержания основных волокон и объем содержания уточных волокон.It may be appropriate to vary the linear density, i. e. cross-section of the threads or strands used for weaving the fibrous structure, in particular using threads or strands of different linear densities in the core and cover layer and/or warp and weft. Due to the decrease in the linear density of the filaments or strands in the core and the cover layer, the access of the gas to the core, which is passed through the cover layer during CIPD compaction, is improved. The linear density can also be chosen in such a way that a ratio is obtained, within the required limits, between the amount of warp fiber content and the amount of weft fiber content.

В примере можно использовать шнуры для формирования всей или части сердцевины волокнистой структуры и использовать нити или стренги меньшей толщины, чем толщина шнуров в покровном слое волокнистой структуры. Согласно такому примеру, обеспечивается возможность дополнительного увеличения толщины волокнистой структуры при сохранении регулирования среднего содержания волокна.In an example, cords may be used to form all or part of the core of the fibrous structure, and yarns or strands of lesser thickness than the thickness of the cords in the casing layer of the fibrous structure may be used. According to such an example, it is possible to further increase the thickness of the fibrous structure while maintaining control of the average fiber content.

Может быть также целесообразным использование нитей различной химической природы в различных участках волокнистой структуры, в частности, в сердцевине и покровном слое, для придания определенных свойств получаемой в результате части из композитного материала, в частности, с точки зрения способности противостояния окислению или износу.It may also be advantageous to use threads of different chemical nature in different regions of the fibrous structure, in particular in the core and the cover layer, in order to impart certain properties to the resulting composite material part, in particular in terms of the ability to resist oxidation or wear.

Ниже описан вариант осуществления волокнистой структуры согласно изобретению. В этом варианте осуществления ткацкое переплетение осуществляют на жаккардовой ткацкой машине.An embodiment of the fibrous structure according to the invention is described below. In this embodiment, weaving is carried out on a jacquard loom.

На фиг.1 изображен в высокой степени схематически вид волокнистой структуры 200, которой надлежит составить волокнистую армирующую структуру лопатки авиадвигателя.1 is a highly schematic view of a fibrous structure 200 which is to constitute a fibrous reinforcing structure of an aircraft engine blade.

Волокнистая структура 200 получена посредством формирования трехмерного ткацкого переплетения (или «3D ткацкого переплетения»), или многослойного ткацкого переплетения, осуществляемого известным способом с использованием жаккардовой ткацкой машины, содержащей определенное количество основных нитей или стренг 201 во множестве слоев; основные нити связаны вместе с уточными нитями 202, тоже расположенными во множестве слоев. Вариант изготовления волокнистой предварительной заготовки для формирования волокнистой армирующей структуры лопатки для авиадвигателя подробно описан, в частности, в следующих документах: US 7101154; US 7241112; и WO 2010/061140.The fibrous structure 200 is obtained by forming a three-dimensional weave (or "3D weave"), or multi-layer weave, carried out in a known manner using a jacquard loom containing a certain number of warp threads or strands 201 in a plurality of layers; warp threads are knitted together with weft threads 202, also arranged in multiple layers. An option for manufacturing a fibrous preform for forming a fibrous reinforcing structure of a blade for an aircraft engine is described in detail, in particular, in the following documents: US 7101154; US 7241112; and WO 2010/061140.

Волокнистую структуру 200 ткут в форме полосы, проходящей, обычно, в направлении X, соответствующем продольному направлению лопатки, подлежащей изготовлению. Волокнистая структура имеет толщину, являющуюся переменной и определяемой как функция толщины вдоль продольного направления и профиля аэродинамической лопатки, подлежащей изготовлению. В ее участке, подлежащем формированию, хвостовике предварительной заготовки волокнистой структуры 200, содержится участок 203, большей толщины, которую определяют как функцию толщины хвостовика лопатки, подлежащей изготовлению. Волокнистая структура 200 проходит вверх от участка 204, уменьшающейся толщины, подлежащего формированию хвостовика лопатки, за которым следует участок 205 аэродинамической лопатки, подлежащей формированию. В направлении, перпендикулярном к направлению X, участок 205 имеет профиль переменной толщины между его кромкой 205a, которая должна составлять переднюю кромку лопатки, и кромкой 205b, которая должна составлять заднюю кромку лопатки, подлежащей изготовлению.The fibrous structure 200 is woven in the form of a strip extending generally in the X direction corresponding to the longitudinal direction of the blade to be made. The fibrous structure has a thickness that is variable and is determined as a function of the thickness along the longitudinal direction and the profile of the aerodynamic blade to be manufactured. In its portion to be formed, the shank of the fibrous structure preform 200, there is a portion 203 of greater thickness, which is determined as a function of the thickness of the blade shank to be manufactured. The fibrous structure 200 extends upwardly from a section 204 of decreasing thickness to be formed of the blade root, followed by an aerodynamic blade section 205 to be formed. In the direction perpendicular to the X direction, section 205 has a profile of variable thickness between its edge 205a, which should be the leading edge of the blade, and the edge 205b, which should be the trailing edge of the blade to be manufactured.

Волокнистую структуру 200 ткут, как одно изделие, и, после отрезания незаработанных нитей, она должна иметь почти окончательную форму и размеры лопатки (т.е. ее «чистую» форму). Поэтому у участков, у которых толщина волокнистой структуры изменяется, как у участка 204 уменьшающейся толщины, уменьшение толщины предварительной заготовки получается посредством постепенного удаления уточных слоев во время процесса ткачества.The fibrous structure 200 is woven as a single piece and, after cutting off the unearned threads, it should have almost the final shape and dimensions of the blade (ie, its "clean" shape). Therefore, in areas in which the thickness of the fibrous structure changes, as in the area of decreasing thickness 204, a decrease in the thickness of the preform is obtained by gradually removing the weft layers during the weaving process.

В этом примере в участке 203 большей толщины используют такое же количество основных нитей, как и в участке 204 уменьшающейся толщины. С этой целью слои основных нитей, присутствующие в сердцевине участка 203 большей толщины, разводят по ширине для получения большего количества слоев основной нити в участке 203 большей толщины, чем в участке 204 уменьшающейся толщины. Слои основных нитей, присутствующие в сердцевине участка 203 большей толщины, затем представляют меньшее количество на единицу длины, чем слои основных нитей, представляют в участке 204 уменьшенной толщины. Термин «количество на единицу длины» употребляется здесь для обозначения количества нитей на единицу длины в основном направлении и в уточном направлении.In this example, the thicker portion 203 uses the same number of warp threads as the thinner portion 204. To this end, the layers of warp yarns present in the core of the thicker section 203 are spread apart in width to obtain more warp yarn layers in the thicker section 203 than in the decreasing thickness section 204. The layers of warp yarns present in the core of the thicker section 203 then represent a smaller amount per unit length than the layers of warp yarns present in the reduced thickness section 204. The term "number per unit length" is used herein to refer to the number of threads per unit length in the warp direction and in the weft direction.

На фиг.2-17 показана часть шестнадцати последовательных плоскостей переплетения в участке 203 большей толщины в волокнистой структуре 200, полученной посредством трехмерного (3D) ткацкого переплетения, где уточные нити видны в сечении.FIGS. 2-17 show a portion of sixteen successive weave planes in a thicker portion 203 in a three-dimensional (3D) weave fiber structure 200 where the weft threads are visible in cross section.

В участке 203 большей толщины, волокнистая структура 200 содержит 22 уточных слоя, более конкретно - 44 уточных полуслоя t1-t44. Первый покровный слой 2032 содержит уточные полуслои t1-t10; второй покровный слой 2033 содержит уточные полуслои t35-t44; а сердцевина содержит уточные полуслои t11-t34. В сердцевина 2031, расположенной между противоположными покровными слоями 2032 и 2033, трехмерное (3D) ткацкое переплетение является типом ложного перевивочного переплетения (материал ML). В покровных слоях 2032 и 2033 ткацкое переплетение является трехмерным. В покровном слое 2032 уточные полуслои t1 и t2 связанны вместе переплетением нерегулярного атласного типа. Аналогичным способом в покровном слое 2033 уточные полуслои t43 и t44 связаны вместе переплетением нерегулярного атласного типа. Множеством основных нитей C1, C2, C3, C16, C17 и C18 связаны вместе уточные нити 20 в покровных слоях 2032 и 2033. Материал ML с ложным перевивочным переплетением сердцевины 2031 связан с покровными слоями 2032 и 2033 посредством отклоненных основных нитей от покровных слоев в этот материал ML (см., например, нити C3 и C16 на фиг.3). Посредством отклонения этих основных нитей формируют связанные точки PL, которыми связывают материал ML с ложным перевивочным переплетением с покровными слоями 2032 и 2033.In the thicker section 203, the fibrous structure 200 comprises 22 weft layers, more specifically 44 weft half layers t1-t44. The first cover layer 2032 contains weft half-layers t1-t10; the second cover layer 2033 comprises weft half layers t35-t44; and the core contains weft half-layers t11-t34. In the core 2031 located between the opposite cover layers 2032 and 2033, the three-dimensional (3D) weave is a type of false leno (ML material). In the cover layers 2032 and 2033, the weave is three-dimensional. In the cover layer 2032, the weft half layers t1 and t2 are knitted together in an irregular satin type weave. In a similar manner, in the cover layer 2033, the weft half layers t43 and t44 are tied together in an irregular satin weave. With a plurality of warp yarns C1, C2, C3, C16, C17 and C18, the weft yarns 20 are tied together in the cover layers 2032 and 2033. The false core leno fabric ML 2031 is connected to the cover layers 2032 and 2033 by means of deflected warp threads from the cover layers in this material ML (see, for example, threads C3 and C16 in figure 3). By deflecting these warp threads, bonding points PL are formed which bind the false leno material ML to the cover layers 2032 and 2033.

В его участке 204 уменьшающейся толщины уточные нити постепенно удаляют для достижения количества уточных нитей, совместимого с участком 205, который подлежит использованию для формирования аэродинамической лопатки.In its section 204 of decreasing thickness, the weft threads are gradually removed to achieve a number of weft threads that is compatible with the section 205 to be used to form the aerodynamic blade.

Материал ML с ложным перевивочным переплетением, присутствующий в сердцевине 2031 первого участка 203, содержит множество слоев CT1-CT12 уточных нитей (см., в частности, фиг.2). В показанном варианте осуществления материал с ложным перевивочным переплетением содержит двенадцать слоев уточных нитей, но это количество не выходило бы за пределы, охватываемые изобретением, если бы участок содержал некоторое другое количество слоев уточных нитей. Основные нити, например, C51, C71, C91, C111, C131 и C151, показанные на фиг.2, переплетены с уточными нитями 21 и 30 в этом материале ML.The false leno material ML present in the core 2031 of the first portion 203 comprises a plurality of layers of weft threads CT1-CT12 (see, in particular, FIG. 2). In the embodiment shown, the false leno fabric contains twelve layers of weft threads, but this number would not go beyond the scope of the invention if the plot contained some other number of layers of weft threads. Warp yarns, eg C51, C71, C91, C111, C131 and C151, shown in Figure 2, are interlaced with weft yarns 21 and 30 in this ML material.

Материал ML с ложным перевивочным переплетением также представляет, в направлении, перпендикулярном к основному и уточному направлениям, толщину, уменьшающуюся по направлению ко второму участку 204. Посредством постепенного уменьшения толщины этого материала ML можно регулировать содержание волокна в зоне 203a, соответствующей переходу между краем участка 203 большей толщины и началом участка 204 уменьшающейся толщины, т.е. в зоне, в которой толщина волокнистой структуры начинает уменьшаться. В описываемом здесь варианте осуществления уточные нити материала ML с ложным перевивочным переплетением заменяют постепенно в основном направлении уточными нитями 24, обладающими такой же линейной плотностью, как и уточные нити 20, присутствующие в участке 204 уменьшающейся толщины и в покровных слоях 2032 и 2033 волокнистой структуры.The false leno material ML also presents, in the direction perpendicular to the warp and weft directions, a thickness decreasing towards the second section 204. By gradually decreasing the thickness of this ML material, the fiber content in the zone 203a corresponding to the transition between the edge of the section 203 can be controlled. greater thickness and the beginning of the section 204 of decreasing thickness, i.e. in the zone in which the thickness of the fibrous structure begins to decrease. In the embodiment described here, the weft threads of the false leno material ML are replaced progressively in the warp direction with weft threads 24 having the same linear weight as the weft threads 20 present in the decreasing section 204 and in the fibrous cover layers 2032 and 2033.

В материале ML с ложным перевивочным переплетением каждый слой CT1-CT12 уточных нитей также содержит множество групп уточных нитей, обозначенных на фиг.2, например, как GT1 (группы уточных нитей первого слоя CT1 материала ML) и GT4 (группы уточных нитей четвертого слоя материала ML).In the false leno fabric ML, each layer of weft threads CT1-CT12 also contains a plurality of weft thread groups, designated in FIG. ML).

Смежные столбики уточных нитей в материале ML с ложным перевивочным переплетением отдалены друг от друга на ненулевое расстояние eT вдоль основного направления. В частности, смежные группы уточных нитей в одном слое CTi, где i в показанном примере изменяется от 1 до 12, отдалены на расстояние eT. Расстояние eT может быть, по существу, постоянным вдоль основного направления, как показано на чертежах, или в варианте оно может быть переменным вдоль этого направления.Adjacent columns of weft threads in false leno material ML are separated from each other by a non-zero distance eT along the main direction. In particular, adjacent groups of weft threads in one layer CTi, where i in the example shown varies from 1 to 12, are separated by a distance eT. The distance eT may be substantially constant along the main direction, as shown in the drawings, or alternatively it may be variable along this direction.

Материал ML с ложным перевивочным переплетением имеет форму сетки, содержащей сквозные каналы вдоль его толщины. Как описано более подробно ниже, присутствие каждого из этих сквозных каналов является результатом ненулевого пространства, существующих, во-первых, между смежными группами уточных нитей, и, во-вторых, между смежными группами основных нитей.The false leno material ML is in the form of a mesh containing through channels along its thickness. As described in more detail below, the presence of each of these through channels is a result of the non-zero space existing firstly between adjacent groups of weft yarns, and secondly between adjacent groups of warp yarns.

В примере, показанном на фиг.2-17, каждая из групп уточных нитей содержит по меньшей мере две боковые нити 21 вместе с по меньшей мере одной центральной нитью 30, расположенной между ними. Каждая из групп уточных нитей, таким образом, содержит по меньшей мере три нити. В показанном примере центральная нить 30 является нитью с диаметром, большим диаметра двух боковых нитей 21. Показанный пример относится к группам уточных нитей, каждая из которых содержит три уточные нити. Тем не менее, это не выходило бы за пределы, охватываемые изобретением, для каждой из групп уточных нитей, если бы они содержали более трех уточных нитей. В варианте стренгу 30 можно было бы заменить на шнур или действительно на множество центральных нитей, расположенных бок о бок, и с диаметром, равным или отличным от диаметра боковой нити 21. Кроме того, и как описано подробно ниже, материал ML в показанном примере содержит множество групп основных нитей, где каждая группа содержит восемь основных нитей. Это не выходило бы за пределы, охватываемые изобретением, для материала с ложным перевивочным переплетением, если бы он содержал группы основных нитей, каждая из которых содержала бы некоторое количество основных нитей, отличающееся от восьми. Таким образом, в более общем виде, каждая из групп основных нитей может содержать по меньшей мере три основные нити. Кроме того, в показанном примере количество основных нитей в каждой из групп основных нитей отличается от количества уточных нитей в каждой из групп уточных нитей, но это не выходило бы за пределы, охватываемые изобретением, если бы эти два количества нитей были бы равными.In the example shown in figures 2-17, each of the groups of weft threads contains at least two side threads 21 together with at least one Central thread 30 located between them. Each of the groups of weft threads thus contains at least three threads. In the example shown, the center thread 30 is a thread with a diameter larger than the diameter of the two side threads 21. The example shown refers to groups of weft threads, each of which contains three weft threads. However, this would not go beyond the scope of the invention for each of the groups of weft threads if they contained more than three weft threads. Alternatively, the strand 30 could be replaced by a cord, or indeed by a plurality of side-by-side center yarns and with a diameter equal to or different from that of the side yarn 21. In addition, and as described in detail below, the ML material in the example shown comprises a plurality of groups of warp threads, where each group contains eight warp threads. It would not go beyond the scope of the invention for a false leno material if it contained groups of warp threads, each of which would contain a number of warp threads other than eight. Thus, more generally, each of the groups of warp threads may comprise at least three warp threads. Also, in the example shown, the number of warp threads in each of the warp groups differs from the number of weft threads in each of the weft groups, but this would not be outside the scope of the invention if the two numbers of threads were equal.

Переплетение основных нитей с уточными нитями описано ниже более подробно со ссылками на различные сечения, перпендикулярные утку, показанные на фиг.2-17. В заданном сечении, перпендикулярном утку, основные нити материала с ложным перевивочным переплетением (все) имеют одинаковое направление в переплетении с уточными нитями. Следовательно, и для краткости, переплетение одной основной нити с уточными нитями описано ниже в отношении каждой из плоскостей переплетения, показанных на фиг.2-17.The interlacing of the warp yarns with the weft yarns is described in more detail below with reference to the various sections perpendicular to the weft shown in FIGS. 2-17. In a given section perpendicular to the weft, the warp threads of the false leno material (all) have the same weave direction as the weft threads. Therefore, and for brevity, the weaving of one warp yarn with the weft yarns is described below with respect to each of the weaving planes shown in FIGS. 2-17.

Как показано на фиг.4, связующей основной нитью C83 из первой группы основных нитей внутреннего слоя связаны уточные нити слоя CT4 материала с ложным перевивочным переплетением вместе с уточными нитями слоя CT5 этого материала. Более точно: основная нить C83 проходит попеременно поверх каждой из нитей группы уточных нитей GT4 первого слоя CT4 и под каждой из нитей группы уточных нитей GT5 второго слоя CT5. Более конкретно: нить C83 проходит поверх каждой из нитей первой группы GT4 уточных нитей первого слоя CT4, а затем под каждой из нитей второй группы GT5 уточных нитей второго слоя CT5, а затем - еще раз поверх каждой из нитей третьей группы GT4 уточных нитей первого слоя CT4 и т.д.As shown in FIG. 4, the weft yarns of the false leno material layer CT4 are knitted with the weft yarns of the false leno layer CT5 with the weft yarns of the material layer CT5 of the first inner layer warp yarn group, as shown in FIG. More specifically, the C83 warp thread passes alternately over each of the GT4 weft threads of the first layer CT4 and under each of the GT5 weft threads of the second layer CT5. More specifically, yarn C83 passes over each of the yarns of the first group GT4 wefts of the first layer CT4, and then under each of the yarns of the second group GT5 of the wefts of the second layer CT5, and then again over each of the yarns of the third group GT4 wefts of the first layer CT4 etc.

Приведенное выше описание, касающееся связующей основной нити C83 из первой группы внутреннего слоя, применимо к основной нити C85 из первой группы внутреннего слоя (см. фиг.6).The above description regarding the binder warp yarn C83 of the first inner layer group applies to the warp yarn C85 of the first inner layer group (see FIG. 6).

Аналогичные примечания также применимы к связующим основным нитям C74 и C76 первой группы основных нитей, каждой из которых связаны вместе уточные нити слоя CT3 материала с ложным перевивочным переплетением вместе с уточными нитями слоя CT4 этого материала (см. фиг.5 и 7).Similar notes also apply to the binding warp yarns C74 and C76 of the first group of warp yarns, each knitting together the weft yarns of the false leno layer CT3 together with the weft yarns of the CT4 layer of that material (see FIGS. 5 and 7).

Что касается второй группы основных нитей (см. также фиг.12), то показано, что каждой связующей основной нитью C811 второй группы основных нитей внутреннего слоя связаны уточные нити слоя CT4 материала с ложным перевивочным переплетением вместе с уточными нитями слоя CT5 того же материала. Более точно: основная нить C811 проходит попеременно поверх каждой из нитей группы GT4 уточных нитей первого слоя CT4 и под каждой из нитей группы GT5 уточных нитей второго слоя CT5. Более конкретно: нить C811 проходит поверх каждой из нитей первой группы GT4 уточных нитей первого слоя CT4, а затем - под каждой из нитей второй группы GT5 уточных нитей второго слоя CT5, а затем - еще раз поверх каждой из нитей третьей группы GT4 уточных нитей первого слоя CT4 и т.д.With respect to the second group of warp threads (see also Fig. 12), it is shown that each binder warp thread C811 of the second warp group of the inner layer knits the weft threads of the false leno layer CT4 together with the weft threads of the CT5 layer of the same material. More precisely, the C811 warp thread passes alternately over each of the GT4 weft threads of the first layer CT4 and under each of the GT5 weft threads of the second layer CT5. More specifically, yarn C811 passes over each of the yarns of the first weft group GT4 of the first layer CT4, and then under each of the yarns of the second group GT5 of weft yarns of the second layer CT5, and then again over each of the yarns of the third group of weft yarns GT4 of the first layer. CT4 layer, etc.

Приведенное выше описание, касающееся связующей основной нити C811 второй группы внутреннего слоя, применимо к связующей основной нити C813 второй группы внутреннего слоя (см. фиг.14).The above description regarding the binder warp yarn C811 of the second inner layer group applies to the binder warp yarn C813 of the second inner layer group (see FIG. 14).

Аналогичные примечания также применимы к связующим основным нитям C712 и C714 второй группы основных нитей, которыми связана каждая из уточных нитей слоя CT3 материала с ложным перевивочным переплетением с уточными нитями слоя CT4 этого материала (см. фиг.13 и 15).Similar notes also apply to the binder warp yarns C712 and C714 of the second group of warp yarns that bind each of the weft yarns of the false leno layer CT3 to the weft yarns of the CT4 layer of this material (see FIGS. 13 and 15).

Следует, тем не менее, отметить, что основная нить C811 представляет направление взаимосвязи с уточными нитями, которое перевернуто относительно направления взаимосвязи, представляемого основной нитью C85 с уточной нитью. Другими словами, для заданного уточного столбика, при проходе основной нити C811 поверх каждой из нитей группы уточных нитей первого слоя CT4, основная нить C85 проходит под каждой из нитей группы уточных нитей второго слоя CT5. Аналогичным образом, для заданного уточного столбика, при проходе основной нити C811 под каждой из нитей группы уточных нитей второго слоя CT5, основная нить C85 проходит поверх каждой из нитей группы уточных нитей первого слоя CT4. Связующая нить C83 первой группы также представляет направление взаимосвязи с уточными нитями, перевернутое относительно направления взаимосвязи, представляемого связующей нитью C813 с уточными нитями.It should be noted, however, that the warp thread C811 represents the direction of interlocking with the weft threads, which is inverted from the direction of interlocking represented by the warp thread C85 with the weft thread. In other words, for a given weft column, as warp C811 passes over each of the weft group of the first layer CT4, warp C85 passes under each of the weft group of the second layer CT5. Similarly, for a given weft column, as warp C811 passes under each of the weft group of the second layer CT5, warp C85 passes over each of the weft group of the first layer CT4. The bonding thread C83 of the first group also represents the direction of interrelation with weft threads, inverted from the direction of interrelation represented by the binding thread C813 with weft threads.

Как упомянуто выше, это перевернутое направление взаимосвязи между связующими нитями первой и второй групп основных нитей внутреннего слоя соучаствует в обеспечении ненулевого пространства между первой и второй группами основных нитей, и, таким образом, в формировании волокнистого материала в виде сетки с порообразными каналами, посредством чего обеспечивается улучшенная проницаемость. Следует также отметить, что благодаря тому, что связующие нити в заданной группе основных нитей имеют то же направление во взаимосвязи с уточными нитями, обеспечивается возможность предоставления связующим нитям заданной группы основных нитей сближения друг с другом и, таким образом, также соучастия в образовании порообразных каналов (в компактном группировании нитей в заданной группе).As mentioned above, this inverted direction of relationship between the bonding yarns of the first and second warp yarn groups of the inner layer contributes to providing a non-zero space between the first and second warp yarn groups, and thus to forming a fibrous material in the form of a mesh with pore-like channels, whereby provides improved permeability. It should also be noted that due to the fact that the binder threads in a given group of warp threads have the same direction in relation to the weft threads, it is possible to allow the binder threads of a given group of warp threads to approach each other and thus also participate in the formation of porous channels. (in a compact grouping of threads in a given group).

Следует также отметить, что при движении в уточном направлении, материал ML с ложным перевивочным переплетением представляет чередование первых групп основных нитей и вторых групп основных нитей с перевернутыми взаимосвязанными направлениями. Другими словами, при движении в уточном направлении материал ML с ложным перевивочным переплетением представляет последовательно первую группу основных нитей, а затем вторую группу основных нитей, после чего следует еще раз первая группа основных нитей, а затем еще раз вторая группа основных нитей и т.д. Каждая из первых групп основных нитей расположена рядом со второй группой основных нитей.It should also be noted that when moving in the weft direction, the false leno material ML presents an alternation of first warp yarn groups and second warp yarn groups with inverted interlocking directions. In other words, when moving in the weft direction, the false leno ML material presents in sequence the first group of warp threads, and then the second group of warp threads, followed by the first group of warp threads again, and then again the second group of warp threads, etc. . Each of the first groups of warp threads is located next to the second group of warp threads.

На фиг.2 и 8 показано, что первая группа основных нитей также содержит по меньшей мере одну первую, боковую, основную нить C71, расположенную с первой стороны связующей нити C83 внутреннего слоя вместе по меньшей мере с одной второй, боковой, основной нитью C77, расположенной со второй стороны связующей нити C83; где вторая сторона противоположна первой стороне в уточном направлении. Другими словами, связующая нить C83 внутреннего слоя расположена между боковыми основными нитями C71 и C77. Более точно: в показанном примере связующие нити C83 и C85 первой группы основных нитей внутреннего слоя (обе) расположены между боковыми нитями C71 и C77 первой группы основных нитей. Каждая из боковых основных нитей C71 и C77 переплетена со множеством групп GT4 уточных нитей первого слоя CT4.Figures 2 and 8 show that the first group of warp threads also contains at least one first side warp thread C71 located on the first side of the binder thread C83 of the inner layer together with at least one second side warp thread C77, located on the second side of the binding thread C83; where the second side is opposite the first side in the weft direction. In other words, the binding yarn C83 of the inner layer is located between the side warp yarns C71 and C77. More specifically, in the example shown, the binding yarns C83 and C85 of the first warp yarn group of the inner layer (both) are located between the side yarns C71 and C77 of the first warp yarn group. Each of the side warp yarns C71 and C77 is interwoven with a plurality of GT4 groups of weft yarns of the first layer CT4.

Основная нить C71 проходит под первой боковой нитью 21 первой группы уточных нитей GT4, затем - поверх центральной нити 30 этой первой группы, а затем - под второй боковой нитью 21 этой первой группы. Основная нить C71 затем проходит поверх первой боковой нитью 21 второй группы уточных нитей GT4, смежных по отношению к первой группе в основном направлении, а затем - под центральной нитью 30 этой второй группы, затем - поверх второй боковой нити 21 этой второй группы и т.д. Основная нить C71 проходит попеременно под боковой нитью 21 группы GT4 уточных нитей и поверх боковых нитей 21 группы GT4 уточных нитей, расположенных рядом в основном направлении. Основная нить C71 проходит попеременно поверх центральной нити 30 группы GT4 уточных нитей и под центральной нитью 30 смежной группы GT4 уточных нитей в основном направлении.The warp thread C71 passes under the first side thread 21 of the first group of GT4 weft threads, then over the center thread 30 of this first group, and then under the second side thread 21 of this first group. The warp thread C71 then passes over the first side thread 21 of the second group of weft threads GT4 adjacent to the first group in the warp direction, and then under the center thread 30 of this second group, then over the second side thread 21 of this second group, etc. d. The warp thread C71 passes alternately under the side thread 21 of the weft thread group GT4 and over the side threads 21 of the weft thread group GT4 adjacent in the warp direction. The warp thread C71 passes alternately over the center thread 30 of the weft group GT4 and under the center thread 30 of the adjacent weft group GT4 in the warp direction.

Аналогичные примечания применимы ко второй боковой основной нити C77, представляющей то же направление переплетения с уточными нитями, что и первая основная нить C71 (см. фиг.8).Similar notes apply to the second side warp thread C77 representing the same weave direction with weft threads as the first warp thread C71 (see FIG. 8).

Аналогичные примечания также применимы к боковым основным нитям C62 и C68 первой группы основных нитей, каждая из которых переплетена со множеством групп GT3 уточных нитей в третьем уточном слое CT3 (см. фиг.3 и 9).Similar notes also apply to the side warps C62 and C68 of the first warp group, each of which is woven with a plurality of weft groups GT3 in the third weft layer CT3 (see FIGS. 3 and 9).

В варианте (не показан), в котором группы уточных нитей содержат две боковые уточные нити, между которыми расположены по меньшей мере две центральные уточные нити; где может быть основная нить, которая проходит под первой боковой нитью первой группы уточных нитей, затем - поверх каждой из центральных нитей первой группы, а затем - под второй боковой нитью этой первой группы. Эта основная нить может затем проходить поверх первой боковой нити второй группы уточных нитей, смежных с первой группой в основном направлении, а затем - под каждой из центральных нитей этой второй группы, а затем - поверх второй боковой нити этой второй группы и т.д. Это правильно по отношению к первой и второй группам основных нитей, присутствующих в материале с ложным перевивочным переплетением, в таком варианте.In a variant (not shown), in which the groups of weft threads contain two side weft threads, between which at least two central weft threads are located; where there may be a warp thread that passes under the first side thread of the first group of weft threads, then over each of the central threads of the first group, and then under the second side thread of this first group. This warp thread may then pass over the first side thread of the second group of weft threads adjacent to the first group in the warp direction, and then under each of the center threads of this second group, and then over the second side thread of this second group, and so on. This is correct with respect to the first and second groups of warp yarns present in the false leno material in this embodiment.

Что касается второй группы основных нитей, (см. фиг.10 и 16), то показано, что вторая группа основных нитей также содержит по меньшей мере одну первую, боковую, основную нить C79, расположенную с первой стороны связующих нитей C811 внутреннего слоя вместе по меньшей мере с одной второй, боковой, основной нитью C715, расположенной со второй стороны связующей нити C811, где вторая сторона является противоположной относительно первой стороны в уточном направлении. Другими словами, связующая нить C811 внутреннего слоя расположена между боковыми основными нитями C79 и C715. Более точно: в показанном примере связующие нити C811 и C813 второй группы основных нитей внутреннего слоя расположены (обе) между боковыми нитями C79 и C715 второй группы основных нитей. Каждая из боковых основных нитей C79 и C715 переплетена со множеством групп уточных нитей первого слоя CT4.With regard to the second group of warp threads, (see Fig.10 and 16), it is shown that the second group of warp threads also contains at least one first side warp thread C79 located on the first side of the binding threads C811 of the inner layer together along with at least one second side warp yarn C715 located on the second side of the binding yarn C811, where the second side is opposite the first side in the weft direction. In other words, the binding yarn C811 of the inner layer is located between the side warp yarns C79 and C715. More specifically, in the example shown, the binding yarns C811 and C813 of the second warp yarn group of the inner layer are (both) between the side yarns C79 and C715 of the second warp yarn group. Each of the side warp yarns C79 and C715 is interwoven with a plurality of groups of weft yarns of the first layer CT4.

Основная нить C79 проходит поверх первой боковой нити 21 первой группы уточных нитей GT4, затем - под центральной нитью 30 этой первой группы, а затем - поверх второй боковой нити 21 этой первой группы. После этого основная нить C79 проходит под первой боковой нитью 21 второй группы уточных нитей GT4, смежных по отношению к первой группе в основном направлении; затем - поверх центральной нити 30 этой второй группы, а затем - под второй боковой нитью 21 этой второй группы и т.д. Основная нить C79 проходит попеременно поверх боковой нити 21 группы GT4 уточных нитей и под боковой нитью 21 группы GT4 уточных нитей, смежной по отношению к основному направлению. Уточная нить C79 проходит попеременно под центральной нитью 30 группы GT4 уточных нитей и поверх центральной нити 30 группы GT4 уточных нитей, смежной по отношению к основному направлению.The warp thread C79 passes over the first side thread 21 of the first group of GT4 weft threads, then under the center thread 30 of this first group, and then over the second side thread 21 of this first group. Thereafter, the warp thread C79 passes under the first side thread 21 of the second group of weft threads GT4 adjacent to the first group in the warp direction; then - over the central thread 30 of this second group, and then - under the second side thread 21 of this second group, etc. The warp thread C79 passes alternately over the side thread 21 of the weft thread group GT4 and under the side thread 21 of the weft thread group GT4 adjacent to the warp. The weft thread C79 passes alternately under the center thread 30 of the weft thread group GT4 and over the center thread 30 of the weft thread group GT4 adjacent to the warp direction.

Аналогичные примечания применимы ко второй боковой основной нити C715, представляющей то же направление взаимосвязи с уточными нитями, что и первая основная нить C79 (см. фиг.16).Similar notes apply to the second side warp thread C715 representing the same weft relationship direction as the first warp thread C79 (see FIG. 16).

Аналогичные примечания также применимы к боковым основным нитям C610 и C616 второй группы основных нитей, каждая из которых переплетена со множеством групп GT3 уточных нитей третьего уточного слоя CT3 (см. фиг.11 и 17).Similar notes also apply to the side warps C610 and C616 of the second warp group, each of which is woven with a plurality of weft groups GT3 of the third weft layer CT3 (see FIGS. 11 and 17).

Следует тем не менее отметить, что основная нить C79 представляет направление взаимосвязи с уточными нитями, перевернутое относительно направления переплетения, представляемого основной нитью C77, с уточными нитями. Другими словами, при таких обстоятельствах, когда основная нить C79 проходит поверх каждой из боковых нитей 21 заданной группы уточных нитей, основная нить C77 проходит под каждой из боковых нитей 21 этой группы. Аналогичным образом, при таких обстоятельствах, при проходе основной нити C79 под центральной нитью 30 заданной группы уточных нитей, основная нить C77 проходит поверх центральной нити 30 этой группы. Основная нить C71 также представляет направление взаимосвязи с уточными нитями, перевернутое относительно направления взаимосвязи, представляемого основной нитью C715, с уточными нитями.It should be noted, however, that the C79 warp thread represents the direction of interrelation with the weft threads reversed with respect to the weave direction represented by the C77 warp thread with the weft threads. In other words, under such circumstances that the warp thread C79 passes over each of the side threads 21 of a given group of weft threads, the warp thread C77 passes under each of the side threads 21 of that group. Similarly, under such circumstances, when the warp thread C79 passes under the center thread 30 of a given group of weft threads, the warp thread C77 passes over the center thread 30 of that group. The warp thread C71 also represents the direction of interlocking with weft threads, reversed with respect to the direction of interlocking represented by the warp thread C715 with weft threads.

Как упомянуто выше, это перевернутое направление взаимосвязи между боковыми нитями первой и второй групп основных нитей вносит свой вклад в получение ненулевого пространства между первой и второй группами основных нитей и, таким образом, в формирование волокнистого материала в виде сетки, в которой порообразные каналы особенно доступны. Следует также отметить, что благодаря тому, что боковые нити заданной группы основных нитей имеют одинаковое направление взаимосвязи с уточными нитями, обеспечивает возможность сближения боковых нитей заданной группы основных нитей и, таким образом, также вносит свой вклад в образование порообразных каналов (компактное группирование нитей в заданной группе).As mentioned above, this inverted direction of relationship between the lateral threads of the first and second warp groups contributes to obtaining a non-zero space between the first and second warp groups and thus to the formation of a fibrous material in the form of a network in which the pore-like channels are particularly accessible. . It should also be noted that due to the fact that the side threads of a given group of warp threads have the same direction of relationship with the weft threads, it allows the side threads of a given group of warp threads to approach each other and thus also contributes to the formation of porous channels (compact grouping of threads in given group).

Использование материала с ложным перевивочным переплетением в сердцевине первого участка волокнистой структуры обеспечивает возможность значительного увеличения толщины волокнистой структуры при сохранении регулирования среднего содержания волокна в сердцевине, которого не было в действительности при использовании только нитей с большой линейной плотностью в сердцевине. Более конкретно: при использовании нитей с высокой линейной плотностью в сердцевине структуры, действительно можно увеличивать локально толщину структуры, но это ведет к увеличению среднего содержания волокна в сердцевине, что не совместимо с требуемыми механическими свойствами. При очень большом среднем содержании волокна в сердцевине невозможно получить пористую сетку, достаточную для обеспечения возможности хорошего доступа ингредиентов матрицы в сердцевину волокнистой структуры. Количество матрицы, присутствующей в сердцевине, получается недостаточным, что означает невозможность получения части из композитного материала, обладающей требуемыми, равномерными, механическими свойствами. Эта проблема решается посредством использования материала с ложным перевивочным переплетением, в котором, благодаря формированию сквозных каналов в его толщине, обеспечивается возможность локального увеличения толщины структуры при ограниченном увеличении среднего содержания волокна. В волокнистую структуру, полученную таким способом, при использовании уплотнения обеспечивается очень хороший доступ для ингредиентов матрицы в сердцевину структуры, в ее участки большей толщины.The use of a false leno material in the core of the first section of the fibrous structure allows a significant increase in the thickness of the fibrous structure while maintaining a control of the average fiber content in the core, which was not actually the case with only threads with a high linear density in the core. More specifically, when using yarns with high linear density in the core of the structure, it is indeed possible to increase the thickness of the structure locally, but this leads to an increase in the average fiber content in the core, which is not compatible with the required mechanical properties. With a very high average fiber content in the core, it is impossible to obtain a porous network sufficient to allow good access of the matrix ingredients into the core of the fibrous structure. The amount of matrix present in the core is found to be insufficient, which means that it is not possible to obtain a composite material part having the desired, uniform, mechanical properties. This problem is solved by using a material with a false leno weave, in which, due to the formation of through channels in its thickness, it is possible to locally increase the thickness of the structure with a limited increase in the average fiber content. In the fibrous structure obtained in this way, when using the compaction, very good access is provided for the ingredients of the matrix to the core of the structure, to its thicker areas.

На фиг.20, в виде иллюстрации, показан пример материала ML с ложным перевивочным переплетением, пригодный для использования в сердцевине первого участка волокнистой структуры. Можно рассмотреть сквозные каналы CA, проходящие сквозь толщину материала и придающую ему ажурную структуру, в которую может легко проникать матрица.FIG. 20 shows, by way of illustration, an example of a false leno material ML suitable for use in the core of the first portion of the fibrous structure. It is possible to consider through channels CA passing through the thickness of the material and giving it an openwork structure into which the matrix can easily penetrate.

В частности, но не исключительно, волокнистая структура, согласно изобретению, может быть соткана из нитей, изготовленных из углеродных волокон, керамических волокон, например, из волокон из карбида кремния, или из оксидных волокон, например, алюмооксидных волокон.In particular, but not exclusively, the fibrous structure according to the invention may be woven from filaments made from carbon fibres, ceramic fibres, eg silicon carbide fibres, or oxide fibres, eg alumina fibres.

После выработки волокнистой структуры 200 незаработанные нити отрезают. При этом получают волокнистую предварительную заготовку 100, показанную на фиг.18, сотканную в виде одного изделия.After the fibrous structure 200 has been worked out, the unearned threads are cut off. This produces a fiber preform 100 shown in FIG. 18 woven into a single product.

После этого волокнистую предварительную заготовку 100 уплотняют для формирования лопатки 10 из композитного материала, показанной на фиг.19. Волокнистую предварительную заготовку, предназначенную для формирования волокнистой армирующей структуры части, для изготовления, уплотняют, понуждая материал, составляющий матрицу, к заполнению пор предварительной заготовки, во всем или в части ее объема. Это уплотнение может быть осуществлено известным способом с использованием способ отверждения жидкости или способом химической инфильтрации из паровой фазы (ХИПФ), или действительно посредством соединения обоих способов.Thereafter, the fibrous preform 100 is compacted to form the composite blade 10 shown in FIG. The fibrous preform intended for forming the fibrous reinforcing structure of the part for manufacturing is compacted, forcing the material constituting the matrix to fill the pores of the preform, in all or part of its volume. This densification can be carried out in a known manner using a liquid solidification method or a chemical vapor infiltration (CVIP) method, or indeed by a combination of both methods.

Способ отверждения жидкости заключается в пропитке предварительной заготовки жидкой композицией, содержащей предшественника материала матрицы. Предшественник обычно используют в виде полимера, например, высококачественной эпоксидной смолы, возможно, разбавленной в растворителе. Предварительную заготовку помещают в пресс-форму, пригодную для закрывания герметичным образом и содержащую полость в виде формуемой готовой лопатки. После этого пресс-форму закрывают и впрыскивают жидкий предшественник матрицы (например, полимер) во всю полость для пропитки всего волокнистого участка предварительной заготовки.The liquid curing method consists in impregnating the preform with a liquid composition containing a precursor of the matrix material. The precursor is usually used in the form of a polymer, such as a high quality epoxy, possibly diluted in a solvent. The preform is placed in a mold capable of being hermetically sealed and containing a cavity in the form of a molded finished blade. The mold is then closed and a liquid matrix precursor (eg, polymer) is injected into the entire cavity to impregnate the entire fibrous portion of the preform.

Предшественник трансформируют в матрицу, т.е. полимеризуют посредством осуществления тепловой обработки, обычно посредством нагрева пресс-формы, после удаления любого растворителя и после термофиксации полимера, предварительную заготовку выдерживают все время в пресс-форме, имеющей форму, совпадающую с формой части, подлежащей изготовлению.The precursor is transformed into a matrix, i. e. is polymerized by performing a heat treatment, typically by heating the mold, after removing any solvent and after curing the polymer, the preform is held at all times in a mold shaped to match that of the part to be manufactured.

При формировании углеродной или керамической матрицы тепловая обработка заключается в пиролизе предшественника для трансформации матрицы в углеродную или керамическую матрицу, в зависимости от используемого предшественника и от условий пиролиза. Например, в качестве жидких предшественников для керамики, в частности, SiC, можно использовать полимеры типа поликарбосилана (PCS) или полититанокарбосилана (PTCS), или полисилазана (PSZ), тогда как в качестве жидких предшественников углерода можно использовать смолы, имеющие относительно высокое содержание кокса, например, фенольные смолы. Множество последовательных циклов от пропитки до тепловой обработки может быть осуществлено для достижения требуемой степени уплотнения.When forming a carbon or ceramic matrix, the heat treatment consists of pyrolyzing the precursor to transform the matrix into a carbon or ceramic matrix, depending on the precursor used and the pyrolysis conditions. For example, polymers such as polycarbosilane (PCS) or polytitananocarbosilane (PTCS) or polysilazane (PSZ) can be used as liquid precursors for ceramics, in particular SiC, while resins having a relatively high coke content can be used as liquid carbon precursors. such as phenolic resins. Many successive cycles from impregnation to heat treatment can be carried out to achieve the desired degree of compaction.

Согласно аспекту изобретения, в частности, при образовании органической матрицы, волокнистая предварительная заготовка может быть уплотнена посредством хорошо известного способа литьевого прессования смолы (RTM). Согласно способу RTM, волокнистую предварительную заготовку помещают в пресс-форму, содержащую наружную форму части, подлежащей изготовлению. Во внутреннее пространство пресс-формы, содержащей волокнистую предварительную заготовку, впрыскивают термореактивную смолу. В этом внутреннем пространстве обычно создают градиент давления между местом, где смолу впрыскивают, и отверстиями для выпуска смолы, для регулирования и оптимизации пропитки предварительной заготовки смолой.According to an aspect of the invention, in particular when forming an organic matrix, the fibrous preform can be densified by the well-known resin injection molding (RTM) process. According to the RTM method, the fibrous preform is placed in a mold containing the outer shape of the part to be manufactured. A thermosetting resin is injected into the interior of the mold containing the fibrous preform. In this internal space, a pressure gradient is usually created between the place where the resin is injected and the resin outlet holes, in order to control and optimize the impregnation of the preform with resin.

Волокнистую предварительную заготовку можно в равной степени уплотнять известным способом, посредством химической инфильтрации из паровой фазы (ХИПФ). Волокнистую предварительную заготовку, соответствующую волокнистой армирующей структуре лопатки, подлежащей изготовлению, помещают в печь, в которую впускают реактив в газовой фазе. Давление и температуру, поддерживаемые в печи, и композицию в газовой фазе выбирают таким образом, чтобы обеспечивалась возможность диффундирования газовой фазы внутрь пор предварительной заготовки для формирования матрицы в ней посредством осаждения твердого материала в контакте с волокнами сердцевины предварительной заготовки, где твердый материал получается в результате разложения ингредиента в газовой фазе или реакции между множеством ингредиентов, в противоположность условиям, касающимся давления и температуры, являющимися специальными для способов осаждения химических веществ из паровой фазы (CVD), которые заключаются просто в осаждении материала на поверхности подложки.The fibrous preform can equally be densified in a known manner, by means of chemical vapor infiltration (CVIP). The fibrous preform corresponding to the fibrous reinforcing structure of the blade to be produced is placed in an oven into which the reactant is admitted in the gas phase. The pressure and temperature maintained in the oven and the composition in the gas phase are chosen to allow the gas phase to diffuse into the pores of the preform to form a matrix therein by depositing solid material in contact with the fibers of the core of the preform, where the solid material results from decomposition of an ingredient in the gas phase or reaction between a plurality of ingredients, as opposed to the pressure and temperature conditions that are specific to chemical vapor deposition (CVD) methods, which simply consist of depositing material on the surface of a substrate.

Матрица из керамики (SiC) может быть сформирована посредством использования метилтрихолосилана (MTS), из которого получается SiC, посредством разложения MTS, тогда как углеродная матрица может быть получена посредством использования газообразных углеводородов, например, метана и/или пропана, из которых получается углерод посредством крекинга.A ceramic matrix (SiC) can be formed by using methyltricholosilane (MTS), from which SiC is obtained, by decomposition of MTS, while a carbon matrix can be obtained by using gaseous hydrocarbons, for example, methane and/or propane, from which carbon is obtained by cracking.

Уплотнение, объединяющее технологию с использованием жидкости и технологию с использованием газа, может быть также применено для облегчения работы, ограничения стоимости и ограничения числа производственных циклов, при этом обеспечивая достижение характеристик, удовлетворяющих требования предполагаемого применения.A seal combining liquid technology and gas technology can also be applied to ease operation, limit cost, and limit cycle times while still achieving performance that meets the requirements of the intended application.

Также можно использовать способ инфильтрации расплава для формирования матрицы в порах волокнистой предварительной заготовки. Согласно способу такого типа, матрицу формируют посредством инфильтрации с использованием кремния или сплава кремния в расплавленном состоянии. Перед инфильтрацией можно вводить керамические или углеродные частицы в поры волокнистой предварительной заготовки. Керамические частицы могут быть, например, частицами карбида кремния. При введении углеродных частиц, они вступают в реакцию с расплавленным кремнием, вводимым для формирования карбида кремния. Керамические или углеродные частицы можно вводить в виде суспензии.It is also possible to use a melt infiltration method to form a matrix in the pores of the fibrous preform. According to this type of method, the matrix is formed by infiltration using silicon or a silicon alloy in a molten state. Prior to infiltration, ceramic or carbon particles may be introduced into the pores of the fibrous preform. The ceramic particles may be, for example, silicon carbide particles. When the carbon particles are introduced, they react with the molten silicon introduced to form silicon carbide. Ceramic or carbon particles can be introduced in the form of a suspension.

Начиная с волокнистой структуры согласно изобретению, вышеописанным способом уплотнения обеспечивают возможность получения преимущественно частей, изготавливаемых из органического матричного композитного материала (OMC), углеродного матричного материала (C/C), и керамического матричного композитного материала (CMC).Starting with the fibrous structure according to the invention, the densification process described above makes it possible to advantageously obtain parts made from organic matrix composite (OMC), carbon matrix material (C/C), and ceramic matrix composite (CMC).

При изготовлении части из оксид/оксид композитного материала, волокнистая структура может быть пропитана суспензией, содержащей огнеупорные оксидные частицы. После удаления жидкой фазы суспензии, полученную предварительную заготовку подвергают тепловой обработке для спекания частиц и получения огнеупорной оксидной матрицы. Структура может быть пропитана способами с использованием градиента давления, как при способах типа литьевого прессования смолы (RTM), или посредством всасывания субмикронного порошка.When making a part of an oxide/oxide composite material, the fibrous structure may be impregnated with a slurry containing refractory oxide particles. After removing the liquid phase of the suspension, the resulting preform is subjected to heat treatment to sinter the particles and obtain a refractory oxide matrix. The structure can be impregnated by pressure gradient methods, as in resin injection molding (RTM) type methods, or by submicron powder suction.

После уплотнения получают лопатку 10 из композитного материала, которая, как показано на фиг.19, содержит хвостовик 103 в ее нижнем участке, сформированный в волокнистой структуре 200 в виде участка 203 большей толщины, выступающего в виде хвостовика 104, сформированного из участка 204 уменьшающейся толщины в структуре 200, и аэродинамическую лопатку 105, сформированную в виде участка 205 в волокнистой структуре 200.After compaction, a composite blade 10 is obtained which, as shown in FIG. in the structure 200, and an aerodynamic blade 105 formed as a portion 205 in the fibrous structure 200.

Волокнистую структуру и способ ее изготовления согласно настоящему изобретению можно использовать, в частности, для изготовления лопаток газотурбинного двигателя, которые имеют форму, более сложную, чем форма лопатки, показанной на фиг.19, например, лопатки, содержащей, кроме того, что показано на фиг.19, одну или большее количество платформ, служащих для осуществления функций, например, уплотнения прохода газового потока, предотвращение наклона и т.д.The fibrous structure and the method of its manufacture according to the present invention can be used, in particular, for the manufacture of gas turbine engine blades, which have a shape that is more complex than the shape of the blade shown in Fig.19, for example, blades containing, in addition to what is shown in Fig.19, one or more platforms that serve to perform functions, such as sealing the passage of the gas flow, preventing tilt, etc.

Claims (12)

1. Волокнистая структура, содержащая множество уточных слоев и основных слоев, взаимосвязанных многослойным, трехмерным, ткацким переплетением, причем волокнистая структура содержит по меньшей мере первый и второй участки, смежные в основном направлении, и первый участок имеет в направлении, перпендикулярном к основному и уточному направлениям, толщину, большую толщины второго участка, при этом первый участок содержит в его сердцевине по меньшей мере один волокнистый материал, полученный посредством трехмерного ткацкого переплетения основных нитей и уточных нитей в виде сетки ложного перевивочного переплетения, и упомянутый по меньшей мере один материал расположен между двумя покровными слоями, расположенными у поверхности первого участка, и связан с покровными слоями посредством основных нитей, которые принадлежат упомянутым покровным слоям, и которые локально отклонены в упомянутый материал.1. A fibrous structure containing a plurality of weft layers and warp layers interconnected by a multilayer, three-dimensional, weave weave, wherein the fibrous structure contains at least first and second sections adjacent in the main direction, and the first section has in the direction perpendicular to the main and weft directions, thickness greater than the thickness of the second section, wherein the first section contains at least one fibrous material in its core, obtained by three-dimensional weaving of warp threads and weft threads in the form of a false leno mesh, and said at least one material is located between two cover layers located at the surface of the first section, and is connected with the cover layers by means of warp threads that belong to the said cover layers and which are locally deflected into the said material. 2. Волокнистая структура по п.1, в которой волокнистый материал с ложным перевивочным переплетением имеет в направлении, перпендикулярном к основному и уточному направлениям, толщину, уменьшающуюся по направлению ко второму участку.2. The fibrous structure of claim 1, wherein the false leno fibrous material has, in a direction perpendicular to the warp and weft directions, a thickness decreasing towards the second region. 3. Волокнистая структура по п.1, в которой первый и второй участки содержат одинаковое количество основных нитей, переплетенных непрерывно между упомянутыми первым и вторым участками, и в которой первый участок содержит в его сердцевине количество слоев основной нити, большее количества слоев основной нити, расположенных в сердцевине второго участка.3. The fibrous structure according to claim 1, in which the first and second sections contain the same number of warp threads interlaced continuously between said first and second sections, and in which the first section contains in its core a number of layers of the warp thread, more layers of the warp thread, located in the core of the second section. 4. Волокнистая структура по п.3, в которой первый участок содержит в его сердцевине количество слоев основной нити, равное двойному количеству слоев основной нити, расположенных в сердцевине второго участка.4. Fibrous structure according to claim 3, in which the first section contains in its core the number of layers of the main thread, equal to twice the number of layers of the main thread located in the core of the second section. 5. Волокнистая структура п.1, содержащая углеродные нити или нити из керамического материала.5. Fibrous structure of claim 1 containing carbon filaments or filaments of ceramic material. 6. Лопатка из композитного материала, содержащая волокнистую армирующую структуру, уплотненную посредством матрицы, где упомянутая волокнистая армирующая структура представлена волокнистой структурой по п.1.6. A blade made of a composite material containing a fibrous reinforcing structure densified by a matrix, where said fibrous reinforcing structure is represented by a fibrous structure according to claim 1. 7. Лопатка по п.6, где лопатка соответствует газотурбинной лопатке, и где первый участок волокнистой структуры представляет участок хвостовика волокнистой армирующей структуры лопатки.7. A blade according to claim 6, wherein the blade corresponds to a gas turbine blade, and wherein the first portion of the fibrous structure represents a portion of the shank of the fibrous reinforcing structure of the blade. 8. Способ изготовления волокнистой структуры посредством многослойного трехмерного ткацкого переплетения множества уточных нитей и основных нитей, причем волокнистая структура содержит по меньшей мере первый и второй участки, смежные в основном направлении, и первый участок имеет в направлении, перпендикулярном к основному и уточному направлениям, толщину, большую толщины второго участка, при этом первый участок изготавливают посредством выполнения этапа трехмерного ткацкого переплетения основных и уточных слоев, согласно которому волокнистый материал формируют в виде сетки ложного перевивочного переплетения в сердцевине первого участка вместе с покровными слоями у поверхности первого участка, причем переплетение покровных слоев локально модифицируют таким образом, чтобы отклонять основные нити от упомянутых покровных слоев и переплетать их с материалом с ложным перевивочным переплетением.8. A method of manufacturing a fibrous structure by means of a multilayer three-dimensional weaving of a plurality of weft threads and warp threads, wherein the fibrous structure comprises at least first and second sections adjacent in the main direction, and the first section has a thickness in a direction perpendicular to the main and weft directions , greater thickness of the second section, wherein the first section is made by performing a three-dimensional weaving step of the warp and weft layers, according to which the fibrous material is formed in the form of a false leno mesh in the core of the first section together with the cover layers at the surface of the first section, and the weave of the cover layers locally modified in such a way as to deflect the warp threads from said cover layers and intertwine them with a false leno material. 9. Способ по п.8, согласно которому материал с ложным перевивочным переплетением имеет в направлении, перпендикулярном к основному и уточному направлениям, толщину, уменьшающуюся по направлению ко второму участку.9. The method of claim 8, wherein the false leno fabric has, in a direction perpendicular to the warp and weft directions, a thickness decreasing towards the second region. 10. Способ по п.8, согласно которому первый и второй участки содержат одинаковое количество основных нитей, переплетенных непрерывно между первым и вторым участками, и согласно которому первый участок содержит в его сердцевине количество слоев основной нити, большее количества слоев основной нити, расположенных в сердцевине второго участка.10. The method according to claim 8, according to which the first and second sections contain the same number of warp threads interlaced continuously between the first and second sections, and according to which the first section contains in its core a number of warp thread layers, more than the number of warp thread layers located in the core of the second section. 11. Способ по п.10, согласно которому первый участок содержит в его сердцевине количество слоев основной нити, равное двойному количеству слоев основной нити, расположенных в сердцевине второго участка.11. The method according to claim 10, according to which the first section contains in its core the number of layers of the main thread, equal to twice the number of layers of the main thread located in the core of the second section. 12. Способ по п.8, согласно которому волокнистая структура содержит углеродные нити или нити из керамического материала.12. The method of claim 8, wherein the fibrous structure comprises carbon filaments or filaments of ceramic material.

Images