特許 6563423 複合材料で形成されたタービンエンジンベーンの製造方法、結果として得られるベーン、およびこのベーンを含むタービンエンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6563423

(24)【登録日】2019年8月2日

(45)【発行日】2019年8月21日

(54)【発明の名称】複合材料で形成されたタービンエンジンベーンの製造方法、結果として得られるベーン、およびこのベーンを含むタービンエンジン

(51)【国際特許分類】

   F01D 5/14 20060101AFI20190808BHJP

   F01D 9/02 20060101ALI20190808BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20190808BHJP

   F02C 7/00 20060101ALI20190808BHJP

   F04D 29/38 20060101ALI20190808BHJP

   F04D 29/54 20060101ALI20190808BHJP

【ＦＩ】

   F01D5/14

   F01D9/02 101

   F01D25/00 L

   F01D25/00 X

   F02C7/00 C

   F02C7/00 D

   F04D29/38 G

   F04D29/54 E

【請求項の数】23

【全頁数】35

(21)【出願番号】特願2016-568885(P2016-568885)

(86)(22)【出願日】2015年5月21日

(65)【公表番号】特表2017-530281(P2017-530281A)

(43)【公表日】2017年10月12日

(86)【国際出願番号】FR2015051337

(87)【国際公開番号】WO2015177473

(87)【国際公開日】20151126

【審査請求日】2018年4月18日

(31)【優先権主張番号】1454607

(32)【優先日】2014年5月22日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】516227272

【氏名又は名称】サフラン・エアクラフト・エンジンズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ルシル，クレマン

(72)【発明者】

【氏名】ブラシエール，ジェレミー

(72)【発明者】

【氏名】ルフェーブル，マリー

【審査官】 齊藤 彬

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１２−５３０２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１０４８５２（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特表２０１３−５３７５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０３４８５７（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 国際公開第２０１２／１５６６２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１２−５１０４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０２４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 仏国特許出願公開第０２６２５５２８（ＦＲ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ ５／１４

Ｆ０１Ｄ ９／０２

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｆ０２Ｃ ７／００

Ｆ０４Ｄ ２９／３８

Ｆ０４Ｄ ２９／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タービンエンジンブレードを製造する方法であって、このブレードが、マトリクスによって高密度化されたファイバ強化材を備えた複合材料で形成され、エアフォイルと、エアフォイルの長手方向の一端に位置し、流路を規定する内側面、および、内側面とは反対側の外側面を有する第１のプラットフォームと、第１のプラットフォームの外側面から突出し、ほぼ周方向において前記外側面と接続する少なくとも１つの機能要素と、を備え、本方法は、
複数層の編み込みによって単一片のファイバブランクを形成することと、
ブレードエアフォイルのためのプリフォームを形成する第１の部分、ならびに、第１のプラットフォームのためのプリフォームおよび少なくとも１つの機能要素のためのプリフォームを形成する第２の部分を有する単一片のファイバプリフォームを得るためにファイバブランクをシェーピングすることと、
プリフォームによって形成され、マトリクスによって高密度化されたファイバ強化材を有し、エアフォイル、第１のプラットフォーム、および、前記少なくとも１つの機能要素を組み込む単一片を形成する複合材料ブレードを得るために、マトリクスによってファイバプリフォームを高密度化することと、を含み、
プリフォームの第２の部分が、内部に配置された少なくとも１つの非相互リンクゾーンと、編み込みによって相互リンクされ、機能要素のプリフォームまたは各機能要素のプリフォームが、第１のプラットフォームのためのプリフォームに対して配置されることを可能にする、ヤーン層のセットを備えており、第２のプリフォーム部分に対応するファイバブランクの部分は、１つまたは複数のヤーン層を含み、そのヤーン層は、長手方向に位置付けられた１つまたは複数の位置におけるエアフォイルのプリフォームに対応するファイバブランクの部分から取られ、エアフォイルのプリフォームは、長手方向において厚みが変化する、方法。

【請求項2】

第２のプリフォーム部分の層のセットは、エアフォイルのプリフォームと共通のヤーン層のグループを含んでいる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

ファイバブランクは、第１のプラットフォームが位置する、エアフォイルの端部から離間したエアフォイルの長手方向端部に位置する第２のプラットフォームのためのプリフォームを形成する第３の部分を有しもする、単一片のファイバプリフォームを得るためにシェーピングされ、第２のプリフォーム部分に対応するファイバブランクの部分のヤーン層のセットが、エアフォイルのプリフォームに対応するファイバブランクの部分と共通のヤーン層のグループと、第２のプラットフォームのプリフォームに対応するブランクの部分と共通のヤーン層のグループを含んでいる、請求項１または請求項２に記載の方法。

【請求項4】

タービンエンジンロータブレードを製造する方法であって、このブレードが、マトリクスによって高密度化されたファイバ強化材を備えた複合材料で形成され、ルートと、エアフォイルと、エアフォイルの長手方向の一端に位置し、流路を規定する内側面、および、内側面とは反対側の外側面を有する、ヘッドを形成する外側プラットフォームと、各々が、ヘッドの外側面から突出し、ほぼ周方向において前記外側面と接続するヘッドワイパと、を備え、本方法は、
複数層の編み込みによって単一片のファイバブランクを形成することと、
エアフォイルのためのプリフォームを形成する第１の部分、ヘッドのためのプリフォームおよびワイパのためのプリフォームを形成する第２の部分、ならびに、第１の部分を延ばし、ルートのためのプリフォームを形成する第３の部分を有する単一片のファイバプリフォームを得るためにファイバブランクをシェーピングすることと、
プリフォームによって形成され、マトリクスによって高密度化されたファイバ強化材を有し、ルート、エアフォイル、ヘッド、およびヘッドワイパを組み込む単一片を形成する複合材料ブレードを得るために、マトリクスによってファイバプリフォームを高密度化することと、を含み、
プリフォームの第２の部分が、内部に配置された非相互リンクゾーンと、編み込みによって相互リンクされ、ヘッドワイパのためのプリフォームが、ヘッドのためのプリフォームに対して配置されることを可能にする、ヤーン層のセットを備えており、第２のプリフォーム部分に対応するファイバブランクの部分は、１つまたは複数のヤーン層を含み、そのヤーン層は、長手方向に位置付けられた１つまたは複数の位置におけるエアフォイルのプリフォームに対応するファイバブランクの部分から取られ、エアフォイルのプリフォームは、長手方向において厚みが変化する、方法。

【請求項5】

第２のプリフォーム部分の層のセットは、ブレードエアフォイルのプリフォームと共通のヤーン層のグループを含んでいる、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

ファイバブランクは、内側プラットフォームのためのプリフォームを形成する第４の部分をも有しもする、単一片のファイバプリフォームを得るためにシェーピングされ、第２のプリフォーム部分に対応するファイバブランクの部分のヤーン層のセットが、エアフォイルのプリフォームに対応するファイバブランクの部分と共通のヤーン層のグループと、内側プラットフォームのプリフォームに対応するブランクの部分と共通のヤーン層のグループを含んでいる、請求項４または請求項５に記載の方法。

【請求項7】

ブレードルートプリフォームは、エアフォイルのプリフォームのヤーン層の数より大である数のヤーン層を備え、ファイバブランクにおいて、第２のプリフォーム部分に対応するブランクの部分のヤーン層のセットは、エアフォイルのプリフォームに対応するブランクの部分と共通のヤーン層のグループと、ルートのプリフォームに対応し、エアフォイルのプリフォームにおいて使用されていないブランクの部分と共通のヤーン層のグループと、を備えている、請求項４から６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

第２のプリフォーム部分の層のセットは、ルートのプリフォームまたはブレードのプリフォームと共通ではないヤーン層の追加のグループを含んでいる、請求項５または請求項７に記載の方法。

【請求項9】

ファイバブランクは、内側プラットフォームのプリフォームを形成する第４の部分をも有する単一片のファイバプリフォームを得るためにシェーピングされ、エアフォイルのプリフォームは、ルートのプリフォームと共通のヤーン層のセットを含み、内側プラットフォームの位置において、内側プラットフォームのプリフォームのヤーン層のセットと交差する、請求項４から８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

タービンエンジンステータブレードを製造する方法であって、このブレードが、マトリクスによって高密度化されたファイバ強化材を備えた複合材料で形成され、エアフォイルと、エアフォイルの長手方向の一端に位置し、流路を規定する内側面、および、内側面とは反対側の外側面を有する第１のプラットフォームと、第１のプラットフォームの外側面から突出し、ほぼ周方向において前記外側面と接続する取付けフックと、を備え、本方法は、
複数層の編み込みによって単一片のファイバブランクを形成することと、
エアフォイルのためのプリフォームを形成する第１の部分、第１のプラットフォームのためのプリフォームを形成する第２の部分、および、取付けフックのためのプリフォームを有する単一片のファイバプリフォームを得るためにファイバブランクをシェーピングすることと、
プリフォームによって形成され、マトリクスによって高密度化されたファイバ強化材を有し、エアフォイル、第１のプラットフォーム、および取付けフックを組み込む単一片を形成する複合材料ブレードを得るために、マトリクスによってファイバプリフォームを高密度化することと、を含み、
プリフォームの第２の部分が、内部に配置された非相互リンクゾーンと、編み込みによって相互リンクされ、取付けフックのプリフォームが、第１のプラットフォームのためのプリフォームに対して配置されることを可能にする、ヤーン層のセットを備えており、第２のプリフォーム部分に対応するファイバブランクの部分は、１つまたは複数のヤーン層を含み、そのヤーン層は、長手方向に位置付けられた１つまたは複数の位置におけるエアフォイルのプリフォームに対応するファイバブランクの部分から取られ、エアフォイルのプリフォームは、長手方向において厚みが変化する、方法。

【請求項11】

第２のプリフォーム部分の層のセットは、エアフォイルのプリフォームと共通のヤーン層のグループを含んでいる、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

タービンエンジンステータブレードを製造する方法であって、このブレードが、マトリクスによって高密度化されたファイバ強化材を備えた複合材料で形成され、エアフォイルと、エアフォイルの長手方向の一端に位置し、流路を規定する内側面、および、内側面とは反対側の外側面を有する第１のプラットフォームと、第１のプラットフォームの外側面から突出し、ほぼ周方向において前記外側面と接続する少なくとも１つのアブレイダブル支持要素と、を備え、本方法は、
複数層の編み込みによって単一片のファイバブランクを形成することと、
エアフォイルのためのプリフォームを形成する第１の部分、第１のプラットフォームのためのプリフォームを形成する第２の部分、および、アブレイダブル支持要素のための少なくとも１つのプリフォームを有する単一片のファイバプリフォームを得るためにファイバブランクをシェーピングすることと、
プリフォームによって形成され、マトリクスによって高密度化されたファイバ強化材を有し、エアフォイル、第１のプラットフォーム、および少なくとも１つのアブレイダブル支持要素を組み込む単一片を形成する複合材料ブレードを得るために、マトリクスによってファイバプリフォームを高密度化することと、を含み、
プリフォームの第２の部分が、内部に配置された非相互リンクゾーンと、編み込みによって相互リンクされ、アブレイダブル支持要素のプリフォームが、第１のプラットフォームのためのプリフォームに対して配置されることを可能にする、ヤーン層のセットを備えており、第２のプリフォーム部分に対応するファイバブランクの部分は、１つまたは複数のヤーン層を含み、そのヤーン層は、長手方向に位置付けられた１つまたは複数の位置におけるエアフォイルのプリフォームに対応するファイバブランクの部分から取られ、エアフォイルのプリフォームは、長手方向において厚みが変化する、方法。

【請求項13】

第２のプリフォーム部分の層のセットは、エアフォイルのプリフォームと共通のヤーン層のグループを含んでいる、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

ファイバブランクにおいて、ヤーン層の前記セットは、ブレードの長手方向に延びる、縦糸ヤーン層を備え、前記非相互リンクゾーンは、緯糸方向において限定された、ある距離にわたる第２のプリフォーム部分に対応するファイバブランクの部分の対向する側面間の縦糸方向に連続して延びる、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

ファイバブランクにおいて、ヤーン層の前記セットは、ブレードの長手方向に延びる、緯糸ヤーン層を備え、前記非相互リンクゾーンは、縦糸方向に限定された、ある距離にわたる第２のプリフォーム部分に対応するファイバブランクの部分の対向する側面間の緯糸方向に連続して延びる、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項16】

エアフォイルと、このエアフォイルの長手方向端部に位置し、流路を規定する内側面、および、この内側面とは反対側の外側面を有する第１のプラットフォームと、第１のプラットフォームの外側面から延び、ほぼ周方向において前記外側面と接続する少なくとも１つの機能要素と、を備え、
ブレードは、マトリクスによって高密度化された複数層の編み込みファイバ強化材を備えた複合材料の単一片であり、
ファイバ強化材は、ブレードエアフォイルのための強化材を形成する第１の部分と、第１のブレードプラットフォームのため、および、少なくとも１つの機能要素のための強化材を形成する第２の部分と、を有する単一片であり、
このブレードにおいて、第２のファイバ強化材部分は、編み込みによってすべてが相互リンクし、機能要素または各機能要素のための強化材と第１のプラットフォームのための強化材との間の分離ゾーンにおいて離間したヤーン層のセットを備えている、タービンエンジンブレード。

【請求項17】

エアフォイルと、このエアフォイルの長手方向端部に位置し、流路を規定する内側面、および、この内側面とは反対側の外側面を有するブレードヘッドを形成する外側プラットフォームと、ヘッドの外側面から延び、ほぼ周方向において前記外側面と接続するヘッドワイパと、を備え
ブレードは、マトリクスによって高密度化された複数層の編み込みファイバ強化材を備えた複合材料の単一片であり、
ファイバ強化材は、エアフォイルのための強化材を形成する第１の部分と、ヘッドのための強化材、および、ヘッドワイパのための強化材を形成する第２の部分と、を有する単一片であり、
このブレードにおいて、第２のファイバ強化材部分は、編み込みによってすべてが相互リンクし、ヘッドワイパのための強化材とヘッドのための強化材との間の分離ゾーンにおいて離間したヤーン層のセットを備えている、タービンエンジンロータブレード。

【請求項18】

エアフォイルと、このエアフォイルの長手方向端部に位置し、流路を規定する内側面、および、この内側面とは反対側の外側面を有する第１のプラットフォームと、第１のプラットフォームの外側面から延び、ほぼ周方向において前記外側面と接続するブレード取付けフックと、を備え
ブレードは、マトリクスによって高密度化された複数層の編み込みファイバ強化材を備えた複合材料の単一片であり、
ファイバ強化材は、エアフォイルのための強化材を形成する第１の部分と、第１のプラットフォームのための強化材、および、取付けフックのための強化材を形成する第２の部分と、を有する単一片であり、
このブレードにおいて、第２のファイバ強化材部分は、編み込みによってすべてが相互リンクし、取付けフックのための強化材と第１のプラットフォームのための強化材との間の分離ゾーンにおいて離間したヤーン層のセットを備えている、タービンエンジンステータブレード。

【請求項19】

エアフォイルと、このエアフォイルの長手方向端部に位置し、流路を規定する内側面、および、この内側面とは反対側の外側面を有する第１のプラットフォームと、第１のプラットフォームの外側面から延び、ほぼ周方向において前記外側面と接続する少なくとも１つのアブレイダブル支持要素、を備え
ブレードは、マトリクスによって高密度化された複数層の編み込みファイバ強化材を備えた複合材料の単一片であり、
ファイバ強化材は、エアフォイルのための強化材を形成する第１の部分と、第１のプラットフォームのための強化材、および、少なくとも１つのアブレイダブル支持要素のための強化材を形成する第２の部分と、を有する単一片であり、
このブレードにおいて、第２のファイバ強化材部分は、編み込みによってすべてが相互リンクし、アブレイダブル支持要素または各アブレイダブル支持要素のための強化材と第１の内側プラットフォームのための強化材との間の分離ゾーンにおいて離間したヤーン層のセットを備えている、タービンエンジンステータブレード。

【請求項20】

第２の強化材部分のヤーン層のセットは、エアフォイルの強化材と共通のヤーン層のグループを含む、請求項１６から１８のいずれか一項に記載のブレード。

【請求項21】

セラミックマトリクス複合材料で形成された請求項１６から１９のいずれか一項に記載のブレードを含む、タービンエンジンのためのタービンまたはコンプレッサホイール。

【請求項22】

有機マトリクス複合材料で形成された請求項１６から１９のいずれか一項に記載のブレードを含む、タービンエンジンコンプレッサホイール。

【請求項23】

請求項２１または請求項２２に記載のタービンまたはコンプレッサロータホイールを少なくとも１つ有する、タービンエンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タービンエンジンのためのタービンまたはコンプレッサのブレードであって、マトリクスによって高密度化されたファイバ強化材を備えた複合材料で形成されているブレードに関する。

【背景技術】

【0002】

意図されている分野は、航空エンジンまたは産業用タービンのためのガスタービンの分野である。

【0003】

複合材料からタービンエンジンブレードを製造するための提案がすでにされてきており、ファイバ強化材が特にカーボンまたはセラミックのヤーンから得られ、マトリクスがセラミック材料、有機材料、またはカーボンで形成されている。

【0004】

国際公開第２０１０／０６１１４０号パンフレットの文献には、複合材料で形成され、外側プラットフォームまたはヘッド、および内側プラットフォームを組み込んでいるタービンロータホイールブレードを製造する方法であって、複数層の編み込みによってファイバブランクを形成することと、ブレードエアフォイルおよびルートのためのプリフォーム、ブレードヘッドのためのプリフォーム、ならびに、ブレード内側プラットフォームのためのプリフォームを形成する各部分を有するファイバプリフォームを得るために、工具によってブランクをシェーピングすることと、次いで、マトリクスによってファイバプリフォームを高密度化することと、により、タービンロータホイールブレードを製造する方法が開示されている。ファイバブランクは、ブレードエアフォイルおよびルートのためのプリフォームを形成する、ストリップまたはシートの形態の第１の部分と、ヘッドおよび内側プラットフォームのためのプリフォームを形成する、ストリップまたはシートの形態の第２の部分と、で編み込まれており、第２の部分が、ヘッドの位置およち内側プラットフォームの位置において、第１の部分と交差している。

【0005】

国際公開第２０１１／０８０４４３号パンフレットの文献には、ファイバブランクが、ブレードエアフォイルおよびルートのためのプリフォームを形成する、ストリップまたはシートの形態の第１の部分と、ブレードヘッドの重なりスポイラのためのプリフォームを形成する、ストリップまたはシートの形態の第２の部分と、ブレードヘッドのワイパのためのプリフォーム、およびブレード内側プラットフォームのためのプリフォームを形成する、ストリップまたはシートの形態の第３の部分と、で編み込まれ、第２の部分および第３の部分が、ヘッドの位置および内側プラットフォームの位置において、第１の部分と交差している、同様の方法が記載されている。そのような方法の実施は比較的複雑である。さらに、２つの交差部を有する編み込みファイバブランクを形成することは、ヤーンに大きなストレスを生じることになり、このことは、特にヤーンがカーボンまたはセラミックで形成されている場合に、ヤーンの破損に繋がり得る。

【0006】

米国特許出願公開第２０１２／０９９９８２号明細書の文献には、マトリクスによって高密度化され、エアフォイル、このエアフォイルの長手方向の一端に位置する第１のプラットフォーム、および、この第１のプラットフォームの外側面から延びる少なくとも１つの機能要素を備えたファイバ強化材を有する、複合材料で形成されたタービンエンジンステータブレードの製造が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開第２０１０／０６１１４０号

【特許文献2】国際公開第２０１１／０８０４４３号

【特許文献3】米国特許出願公開第２０１２／０９９９８２号明細書

【特許文献4】国際公開第２００６／１３６７５５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、ブレードのプリフォームが得られるファイバブランクの編み込みの際にヤーンに加えられるストレスを制限しつつ、単一片として、複合材料からタービンエンジンブレードを製造するための単純化された方法を提案することである

【課題を解決するための手段】

【0009】

一般的な方式では、本発明は、マトリクスによって高密度化されたファイバ強化材を備えた複合材料からタービンエンジンブレードを製造する方法であって、このブレードが、エアフォイルと、エアフォイルの長手方向の一端に位置し、流路を規定する内側面、および、内側面とは反対側の外側面を有する第１のプラットフォームと、第１のプラットフォームの外側面から突出し、ほぼ周方向において前記外側面と接続する少なくとも１つの機能要素と、を備え、本方法は、
複数層の編み込みによって単一片のファイバブランクを形成することと、
ブレードエアフォイルのためのプリフォームを形成する第１の部分、ならびに、第１のプラットフォームのためのプリフォームおよび少なくとも１つの機能要素のためのプリフォームを形成する第２の部分を有する単一片のファイバプリフォームを得るためにファイバブランクをシェーピングすることと、
プリフォームによって形成され、マトリクスによって高密度化されたファイバ強化材を有し、エアフォイル、第１のプラットフォーム、および、前記少なくとも１つの機能要素を組み込む単一片を形成する複合材料ブレードを得るために、マトリクスによってファイバプリフォームを高密度化することと、を含み、
プリフォームの第２の部分が、内部に配置された少なくとも１つの非相互リンクゾーンと、編み込みによって相互リンクされ、この機能要素のプリフォームまたは各機能要素のプリフォームが、第１のプラットフォームのためのプリフォームに対して配置されることを可能にする、ヤーン層のセットを備えている、方法を提供する。第２のプリフォーム部分に対応するファイバブランクの部分は、長手方向に位置付けられた１つまたは複数の位置におけるエアフォイルのプリフォームに対応するファイバブランクの部分から取られた、１つまたは複数のヤーン層であって、エアフォイルのプリフォームは、長手方向において厚みが変化する、１つまたは複数のヤーン層を含み得る。

【0010】

「機能要素」との用語は、本明細書において、たとえば、外側プラットフォームのワイパもしくはロータブレータの「ヘッド」を形成するために、プラットフォームの外側表面から突出するブレードの一部分、もしくは、ステータブレードの外側プラットフォームの外側面、もしくは、場合によっては内側プラットフォームの外側面から突出する取付けフック、または、それどころか、ステータブレードの内側プラットフォーム、もしくは、場合によっては外側プラットフォームの外側面から突出するアブレイダブル支持要素を意味するために使用される。「流路を規定する内側面」との用語は、本明細書において、ブレードがコンプレッサまたはタービンに挿入されている際に、コンプレッサまたはタービンを通って流れる空気またはガスの流れに曝される面となる、内側または外側ブレードプラットフォームの面を意味するために使用される。「内側」および「外側」との用語は、本明細書において、ブレードが取り付けられるタービンエンジンの軸に対する位置を示すために使用され、たとえば、内側プラットフォームは、外側プラットフォームよりも軸に近い。「周方向（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ）」との用語は、本明細書において、ブレードが取り付けられたタービンエンジンの軸に対して使用される。

【0011】

本発明の方法により、非相互リンクゾーンを配置する方法が、機能要素のためのプリフォームと、やはりブレードプラットフォームのためのプリフォームとの両方を得るために、別々の編み込みシートのファイバブランクを形成する必要がないことを意味する。上述の従来技術と比較すると、交差部の数と、ファイバブランクの複雑さがこうして低減され、それにより、ヤーンの破損のリスクを低減し、また、プリフォームをシェーピングするための工具の設計が単純化される。

【0012】

第２のプリフォーム部分の層のセットは、エアフォイルのプリフォームと共通のヤーン層のグループを含む場合がある。

【0013】

第２のプリフォーム部分に対応するファイバブランクの部分は、部分的に、エアフォイルのプリフォームに対応するブランクの部分を延ばし得、それにより、上述の従来技術のように、この部分が完全に交差することを必要とすることが避けられる。

【0014】

ファイバプリフォームをシェーピングすることは、第１のプラットフォームが位置する、エアフォイルの端部から離間したエアフォイルの長手方向端部に位置する第２のプラットフォームのためのプリフォームを形成する第３の部分を有しもする、単一片のファイバプリフォームを得るように実施され得、第２のプリフォーム部分に対応するファイバブランクの部分のヤーン層のセットがこのため、エアフォイルのプリフォームに対応するファイバブランクの部分と共通のヤーン層のグループと、第２のプラットフォームのプリフォームに対応するブランクの部分と共通のヤーン層のグループを含み得る。

【0015】

本発明の第１の実施態様では、本方法は、タービンエンジンロータブレードを製造することを試みる。このブレードは、マトリクスによって高密度化されたファイバ強化材を備えた複合材料で形成され、ルートと、エアフォイルと、エアフォイルの長手方向の一端に位置し、流路を規定する内側面、および、内側面とは反対側の外側面を有する、ヘッドを形成する外側プラットフォームと、各々が、ヘッドの外側面から突出し、ほぼ周方向において前記外側面と接続するヘッドワイパと、を備え、本方法が、
複数層の編み込みによって単一片のファイバブランクを形成することと、
エアフォイルのためのプリフォームを形成する第１の部分、ヘッドのためのプリフォームおよびワイパのためのプリフォームを形成する第２の部分、ならびに、第１の部分を延ばし、ルートのためのプリフォームを形成する第３の部分を有する単一片のファイバプリフォームを得るためにファイバブランクをシェーピングすることと、
プリフォームによって形成され、マトリクスによって高密度化されたファイバ強化材を有し、ルート、エアフォイル、ヘッド、およびヘッドワイパを組み込む単一片を形成する複合材料ブレードを得るために、マトリクスによってファイバプリフォームを高密度化することと、を含み、
プリフォームの第２の部分が、内部に配置された非相互リンクゾーンと、編み込みによって相互リンクされ、ヘッドワイパのためのプリフォームが、ヘッドのためのプリフォームに対して配置されることを可能にする、ヤーン層のセットを備えている。第２のプリフォーム部分に対応するファイバブランクの部分は、長手方向に位置付けられた１つまたは複数の位置におけるエアフォイルのプリフォームに対応するファイバブランクの部分から取られた、１つまたは複数のヤーン層であって、エアフォイルのプリフォームは、長手方向において厚みが変化する、１つまたは複数のヤーン層を含み得る。

【0016】

第２のプリフォーム部分の層のセットは、ブレードのプリフォームと共通のヤーン層のグループを含む場合がある。第２のプリフォーム部分の層のセットは、ブレードエアフォイルのプリフォームと共通ではない、さらなるヤーン層のグループをも含む場合がある。

【0017】

ファイバプリフォームのシェーピングは、内側プラットフォームのためのプリフォームを形成する第４の部分をも有する単一片のファイバプリフォームを得るように実施され得る。そのような状況下では、第２のプリフォーム部分に対応するファイバブランクの部分のヤーン層のセットが、エアフォイルのプリフォームに対応するファイバブランクの部分と共通のヤーン層のグループと、内側プラットフォームのプリフォームに対応するブランクの部分と共通のヤーン層のグループとを含み得る。さらに、そのような状況下では、プリフォームは、ルートのプリフォームと共通であり、内側プラットフォームの位置において、内側プラットフォームのプリフォームのヤーン層のセットによって交差されるヤーン層のセットを含み得る。

【0018】

ルートのプリフォームは、エアフォイルのプリフォームのヤーン層の数より大である数のヤーン層を備え、ファイバブランクにおいて、第２のプリフォーム部分に対応するブランクの部分のヤーン層のセットは、エアフォイルのプリフォームに対応するブランクの部分と共通のヤーン層のグループと、ルートのプリフォームに対応し、エアフォイルのプリフォームにおいて使用されていないブランクの部分と共通のヤーン層のグループと、を含む。ルートのプリフォームに対応するブランクの部分において使用されたヤーン層のグループは、したがって、第２のプリフォーム部分に対応するブランクの部分から回収される。第２のプリフォーム部分の層のセットは、ルートのプリフォームと共通ではない、さらなるヤーン層のグループをも含む場合がある。

【0019】

本発明の第２の実施態様では、本方法は、タービンエンジンステータブレードを製造することを試みる。このブレードは、マトリクスによって高密度化されたファイバ強化材を備えた複合材料で形成され、エアフォイルと、エアフォイルの長手方向の一端に位置し、流路を規定する内側面、および、内側面とは反対側の外側面を有する第１のプラットフォームと、第１のプラットフォームの外側面から突出し、ほぼ周方向において前記外側面と接続する取付けフックと、を備え、本方法が、
複数層の編み込みによって単一片のファイバブランクを形成することと、
エアフォイルのためのプリフォームを形成する第１の部分、第１のプラットフォームのためのプリフォームを形成する第２の部分、および、取付けフックのためのプリフォームを有する単一片のファイバプリフォームを得るためにファイバブランクをシェーピングすることと、
プリフォームによって形成され、マトリクスによって高密度化されたファイバ強化材を有し、エアフォイル、第１のプラットフォーム、および取付けフックを組み込む単一片を形成する複合材料ブレードを得るために、マトリクスによってファイバプリフォームを高密度化することと、を含み、
プリフォームの第２の部分が、内部に配置された非相互リンクゾーンと、編み込みによって相互リンクされ、取付けフックのプリフォームが、第１のプラットフォームのためのプリフォームに対して配置されることを可能にする、ヤーン層のセットを備えている。第２のプリフォーム部分に対応するファイバブランクの部分は、長手方向に位置付けられた１つまたは複数の位置におけるエアフォイルのプリフォームに対応するファイバブランクの部分から取られた、１つまたは複数のヤーン層であって、エアフォイルのプリフォームは、長手方向において厚みが変化する、１つまたは複数のヤーン層を含み得る。

【0020】

第１のプラットフォームプラットフォームのプリフォームは、外側プラットフォームのプリフォームまたは内側プラットフォームのプリフォームである場合がある。

【0021】

第２のプリフォーム部分の層のセットは、エアフォイルのプリフォームと共通のヤーン層のグループを含む場合がある。

【0022】

本発明の方法の第３の実施態様では、本発明は、タービンエンジンステータブレードを製造する方法であって、このブレードが、マトリクスによって高密度化されたファイバ強化材を備えた複合材料で形成され、エアフォイルと、エアフォイルの長手方向の一端に位置し、流路を規定する内側面、および、内側面とは反対側の外側面を有する第１のプラットフォームと、第１のプラットフォームの外側面から突出し、ほぼ周方向において前記外側面と接続する少なくとも１つのアブレイダブル支持要素と、を備え、本方法は、
複数層の編み込みによって単一片のファイバブランクを形成することと、
エアフォイルのためのプリフォームを形成する第１の部分、第１のプラットフォームのためのプリフォームを形成する第２の部分、ならびに、アブレイダブル支持要素のための少なくとも１つのプリフォームを有する単一片のファイバプリフォームを得るためにファイバブランクをシェーピングすることと、
プリフォームによって形成され、マトリクスによって高密度化されたファイバ強化材を有し、エアフォイル、第１のプラットフォーム、少なくとも１つのアブレイダブル支持要素を組み込む単一片を形成する複合材料ブレードを得るために、マトリクスによってファイバプリフォームを高密度化することと、を含み、
プリフォームの第２の部分が、内部に配置された非相互リンクゾーンと、編み込みによって相互リンクされ、アブレイダブル支持要素のプリフォームまたは各アブレイダブル支持要素のプリフォームが、第１のプラットフォームのためのプリフォームに対して配置されることを可能にする、ヤーン層のセットを備えている、方法を提供する。第２のプリフォーム部分に対応するファイバブランクの部分は、長手方向に位置付けられた１つまたは複数の位置におけるエアフォイルのプリフォームに対応するファイバブランクの部分から取られた、１つまたは複数のヤーン層であって、エアフォイルのプリフォームは、長手方向において厚みが変化する、１つまたは複数のヤーン層を含み得る。

【0023】

第１のプラットフォームのプリフォームは、内側プラットフォームのプリフォームまたは外側プラットフォームのプリフォームである場合がある。

【0024】

第２のプリフォーム部分の層のセットは、エアフォイルのプリフォームと共通のヤーン層のグループを含む場合がある。

【0025】

本発明の方法の第１および第２の実施態様は、ブレード、外側プラットフォーム、取付けフック、内側プラットフォーム、および、少なくとも１つのアブレイダブル支持要素を組み込む、複合材料からタービンエンジンステータブレードを製造するために、相互に組み合わせることができる。

【0026】

本発明の任意の方法では、ファイバブランクにおいて、ヤーン層の前記セットは、ブレードの長手方向に延びる縦糸ヤーン層を備え得、このため、前記非相互リンクゾーンは、緯糸方向において限定された、ある距離にわたる第２のプリフォーム部分に対応するファイバブランクの部分の対向する側面間の縦糸方向に連続して延びる。

【0027】

本発明の任意の方法では、ファイバブランクにおいて、ヤーン層の前記セットは、ブレードの長手方向に延びる緯糸ヤーン層を備え得、このため、前記非相互リンクゾーンは、縦糸方向において限定された、ある距離にわたる第２のプリフォーム部分に対応するファイバブランクの部分の対向する側面間の緯糸方向に連続して延びる。

【0028】

本発明は、エアフォイルと、このエアフォイルの長手方向端部に位置し、流路を規定する内側面、および、この内側面とは反対側の外側面を有する第１のプラットフォームと、第１のプラットフォームの外側面から延び、ほぼ周方向において前記外側面と接続する少なくとも１つの機能要素と、を備え、
ブレードは、マトリクスによって高密度化された複数層の編み込みファイバ強化材を備えた複合材料の単一片であり、
ファイバ強化材は、ブレードエアフォイルのための強化材を形成する第１の部分と、第１のブレードプラットフォームのため、および、少なくとも１つの機能要素のための強化材を形成する第２の部分と、を有する単一片であり、
このブレードにおいて、第２のファイバ強化材部分は、編み込みによってすべてが相互リンクし、機能要素または各機能要素のための強化材と第１のプラットフォームのための強化材との間の分離ゾーンにおいて離間したヤーン層のセットを備えている、タービンエンジンブレードをも提供する。

【0029】

本発明のブレードの第１の特定の実施形態では、このブレードは、エアフォイルと、このエアフォイルの長手方向端部に位置し、流路を規定する内側面、および、この内側面とは反対側の外側面を有するブレードヘッドを形成する外側プラットフォームと、ヘッドの外側面から延び、ほぼ周方向において前記外側面と接続するヘッドワイパと、を備え
ブレードは、マトリクスによって高密度化された複数層の編み込みファイバ強化材を備えた複合材料の単一片であり、
ファイバ強化材は、エアフォイルのための強化材を形成する第１の部分と、ヘッドのための強化材、および、ヘッドワイパのための強化材を形成する第２の部分と、を有する単一片であり、
このブレードにおいて、第２のファイバ強化材部分は、編み込みによってすべてが相互リンクし、ヘッドワイパのための強化材とヘッドのための強化材との間の分離ゾーンにおいて離間したヤーン層のセットを備えている、タービンエンジンロータブレードである。

【0030】

本発明のブレードの第２の特定の実施態様では、このブレードは、エアフォイルと、このエアフォイルの長手方向端部に位置し、流路を規定する内側面、および、この内側面とは反対側の外側面を有する第１のプラットフォームと、第１のプラットフォームの外側面から延び、ほぼ周方向において前記外側面と接続するブレード取付けフックと、を備え
ブレードは、マトリクスによって高密度化された複数層の編み込みファイバ強化材を備えた複合材料の単一片であり、
ファイバ強化材は、エアフォイルのための強化材を形成する第１の部分と、第１のプラットフォームのための強化材、および、取付けフックのための強化材を形成する第２の部分と、を有する単一片であり、
このブレードにおいて、第２のファイバ強化材部分は、編み込みによってすべてが相互リンクし、取付けフックのための強化材と第１のプラットフォームのための強化材との間の分離ゾーンにおいて離間したヤーン層のセットを備えている、タービンエンジンステータブレードである。

【0031】

第１のプラットフォームは、外側プラットフォームまたは内側プラットフォームである場合がある。

【0032】

本発明のブレードの第３の特定の実施形態では、このブレードは、エアフォイルと、このエアフォイルの長手方向端部に位置し、流路を規定する内側面、および、この内側面とは反対側の外側面を有する第１のプラットフォームと、第１のプラットフォームの外側面から延び、ほぼ周方向において前記外側面と接続する少なくとも１つのアブレイダブル支持要素、を備え
ブレードは、マトリクスによって高密度化された複数層の編み込みファイバ強化材を備えた複合材料の単一片であり、
ファイバ強化材は、エアフォイルのための強化材を形成する第１の部分と、第１のブレードプラットフォームのための強化材、および、少なくとも１つのアブレイダブル支持要素のための強化材を形成する第２の部分と、を有する単一片であり、
このブレードにおいて、第２のファイバ強化材部分は、編み込みによってすべてが相互リンクし、アブレイダブル支持要素または各アブレイダブル支持要素のための強化材と第１のプラットフォームのための強化材との間の分離ゾーンにおいて離間したヤーン層のセットを備えている、タービンエンジンステータブレードであり得る。

【0033】

第１のプラットフォームは、内側プラットフォームまたは外側プラットフォームである場合がある。本発明のブレードの第２および第３の実施形態は、ブレード、外側プラットフォーム、取付けフック、内側プラットフォーム、および、少なくとも１つのアブレイダブル支持要素を組み込む、複合材料からタービンエンジンステータブレードを形成するために、相互に組み合わせることができる。

【0034】

本発明のブレードのすべての実施形態において、第２の強化材部分のヤーン層は、エアフォイルの強化材と共通のヤーン層のグループを含み得る。

【0035】

本発明は、セラミックマトリクス複合材料で形成された、上記で規定されたブレードを含む、タービンエンジンのためのタービンまたはコンプレッサホイール、または、有機マトリクス複合材料で形成された、上記で規定されたブレードを含む、タービンエンジンコンプレッサホイール、および、やはり少なくとも１つのそのようなタービンまたはコンプレッサホイールを有するタービンエンジンをも提供する。

【0036】

本発明は、非限定的な表示として与えられた以下の詳細な説明を読み、添付図面を参照することにより、よりよく理解され得る。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】タービンエンジンの低圧タービンの一部分を高度に概略的に示す断片的断面図である。

【図2】図１のタービンのロータホイールのブレードを高度に概略的に示す斜視図である。

【図3】図２に示したタイプのブレードのためのファイバプリフォームを得るための、複数層の編み込みによって形成されたファイバブランクのヤーン層のセットの例示的配置を高度に概略的に示す側立面図である。

【図4A】図３の面Ａにおける拡大した断面図である。

【図4B】図３の面Ｂにおける拡大した断面図である。

【図4C】図３の面Ｃにおける拡大した断面図である。

【図4D】図３の面Ｄにおける拡大した断面図である。

【図5A】図３のファイバブランクの編み込みの１つの方法を概略的に示す、図４Ａに対応する断片図である。

【図5B】図３のファイバブランクの編み込みの１つの方法を概略的に示す、図４Ｂに対応する断片図である。

【図5C】図３のファイバブランクの編み込みの１つの方法を概略的に示す、図４Ｃに対応する断片図である。

【図5D】図３のファイバブランクの編み込みの１つの方法を概略的に示す、図４Ｄに対応する断片図である。

【図6】図３のファイバブランクからロータブレードのためのファイバプリフォームを形成する、連続したステップの１つを示す図である。

【図7】図３のファイバブランクからロータブレードのためのファイバプリフォームを形成する、連続したステップの１つを示す図である。

【図8】図３のファイバブランクからロータブレードのためのファイバプリフォームを形成する、連続したステップの１つを示す図である。

【図9】図２に示したタイプのブレードのためのファイバプリフォームを得ることを目的とした、複数層の編み込みによって形成されたファイバブランクのヤーン層のセットの別の配置を高度に概略的に示す側立面図である。

【図10A】図９の面Ａにおける拡大した断面図である。

【図10B】図９の面Ｂにおける拡大した断面図である。

【図10C】図９の面Ｃにおける拡大した断面図である。

【図10D】図９の面Ｄにおける拡大した断面図である。

【図10E】図９の面Ｅにおける拡大した断面図である。

【図11】本発明による、タービンエンジンロータブレードを製造する方法の実施態様における連続したステップを示す図である。

【図12】図１に示したタイプのステータホイールブレードのためのファイバプリフォームを得ることを目的とした、複数層の編み込みによって形成されたファイバブランクのヤーン層のセットの配置を示す高度に概略的な側立面図である。

【図13A】図１２の面Ａにおける拡大した断面図である。

【図13B】図１２の面Ｂにおける拡大した断面図である。

【図13C】図１２の面Ｃにおける拡大した断面図である。

【図13D】図１２の面Ｄにおける拡大した断面図である。

【図14】図１２のブランクからステータホイールブレードのためのファイバプリフォームを形成する、連続したステップの１つを示す図である。

【図15】図１２のブランクからステータホイールブレードのためのファイバプリフォームを形成する、連続したステップの１つを示す図である。

【図16】図１２のブランクからステータホイールブレードのためのファイバプリフォームを形成する、連続したステップの１つを示す図である。

【図17】図１に示したタイプのステータホイールブレードのためのファイバプリフォームを得ることを目的とした、複数層の編み込みによって形成されたファイバブランクのヤーン層のセットの配置を高度に概略的に示す側立面図である。

【図18A】図１７の面Ａにおける拡大した断面図である。

【図18B】図１７の面Ｂにおける拡大した断面図である。

【図18C】図１７の面Ｃにおける拡大した断面図である。

【図18D】図１７の面Ｄにおける拡大した断面図である。

【図19】図１７のブランクからステータホイールブレードのためのファイバプリフォームを形成する、連続したステップの１つを示す図である。

【図20】図１７のブランクからステータホイールブレードのためのファイバプリフォームを形成する、連続したステップの１つを示す図である。

【図21】図１７のブランクからステータホイールブレードのためのファイバプリフォームを形成する、連続したステップの１つを示す図である。

【図22】本発明による、タービンエンジンステータホイールブレードの変形実施形態を示す断片的な概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

本発明は、様々なタイプのタービンエンジンブレード、特に、ガスタービンの様々なスプールのタービンまたはコンプレッサのためのロータホイールブレードおよびステータホイールブレードに適用可能である。タービンまたはコンプレッサの「ステータホイール」との用語は、本明細書において、タービンのノズルを形成する非回転ブレードのセット、または、コンプレッサのガイドベーンのセットを意味するのに使用される。

【0039】

実施形態：低圧タービンのためのロータホイールブレード
図１にかなり概略的かつ部分的に示す低圧タービンは、タービンの軸Ｘの方向において、複数のロータホイール２００と交互に並んだ複数のステータホイール１００を備えている。この図は、１つのステータホイールと１つのロータホイールのみを含む単一の対のみを示している。

【0040】

ステータホイール１００は、複数のステータブレードすなわち「ベーン」１１０を備え、このステータブレード１１０の各々は、内側プラットフォーム１３０と外側プラットフォーム１４０との間に延びるエアフォイル１２０を有している。支持要素１６２、１６４は、内側プラットフォーム１３０の外側面から内側に突出し、ほぼ周方向に延びる接続ゾーンに沿ってこの外側面と接続している。支持要素１６２および１６４は、Ｌ状のプロファイルを有しており、支持要素１６２および１６４は、アブレイダブル材料のブロック１６６を支持している。取付けフック１５２および１５４は、外側プラットフォーム１４０の外側面から外側に突出し、ほぼ周方向に延びる接続ゾーンに沿ってこの外側面と接続している。フック１５２および１５４は、ブレードがタービンケーシング１０に組み付けられることを可能にする。

【0041】

ロータホイール２００は、複数のブレード２１０（図１および２）を備え、このブレード２１０の各々は、内側プラットフォーム２３０と外側プラットフォームすなわち「ヘッド」２４０との間に長手方向に延びるエアフォイル２２０を有している。厚みが大の部分、たとえば、球根形状の断面を有する部分によって形成されたルート２６０は、タング２６２によって内側プラットフォーム２３０の外側面に接続されている。ヘッドワイパ２５２および２５４は、ヘッド２４０の外側表面から外側に突出し、ほぼ周方向に延びる接続ゾーンに沿って外側面と接続している。

【0042】

プラットフォーム１３０およびプラットフォーム２３０の外側面、ならびに、プラットフォーム１４０の内側面およびヘッド２４０の内側面により、タービンを通って流れるガス流の流路が規定される。

【0043】

各ブレード２１０は、そのルート２６０によってタービンロータ２０に取り付けられる。ルート２６０は、ルートの周囲に形成される相補的形状のハウジングに係合する。その上流側および下流側（ガス流の流れ方向Ｓの上流および下流）の端部では、プラットフォーム２３０が上流側スポイラ２３２および下流側スポイラ２３４によって終端している。断面図では、エアフォイル２２０により、その先端２２０ａとその後端２２０ｂとの間で厚みが変化する、湾曲したプロファイルが与えられている。エアフォイルの厚みは、長手方向に沿っても変化する。上流側ヘッドワイパ２５２および下流側ヘッドワイパ２５４は、タービンリング１８によって保持されたアブレイダブル材料１４の層内に貫入できる先端部を含む歯状のプロファイルを有する。この先端部は、ブレード先端部とタービンリングとの間のクリアランスを低減するためのものである。ヘッド２４０の上流側端部および下流側端部において、ヘッド２４０は同様に、上流側スポイラ２４２および下流側スポイラ２４４が終端し得る。タービンロータは、内側のガス流のための流路をシールするために、アブレイダブル材料１６６に貫入することができる端部を有するワイパ２２を保持している。

【0044】

上に概略的に説明した低圧タービンエンジンのタービンの配置自体は既知である。

【0045】

図３および４Ａから４Ｄは、ファイバブランク３００をかなり概略的に示している。このファイバブランク３００から、ブレードのためのファイバプリフォームがシェーピングされ、それにより、マトリクスによって高密度化された後、かつ、場合によっては機械加工の後に、複合材料で形成され、図２に示すタイプである、エアフォイル、ルート、内側プラットフォーム、ヘッド、およびヘッドワイパを組み込むブレードが得られるようになっている。

【0046】

この実施形態では、以下に説明する他の実施形態すべてのように、ファイバブランクは、３次元または複数層の編み込みによって形成され、明確化の理由から、ブランクの様々な編み込み部分の概形のみが示される（図５Ａから５Ｄを除く）。例として、形成されることになるブレードの長手方向に対応する縦糸方向で、編み込みが実施され、各ブランクの部分は、複数の緯糸ヤーン層において、少なくとも部分的に緯糸ヤーンによって相互リンクしている、複数の縦糸ヤーン層を備えている。

【0047】

ブランク３００は、形成されることになるブレードのエアフォイルのためのプリフォームを形成する部分３０２を備えている。部分３０２は、形成されることになるブレードのエアフォイルの先端および後端に隣接する横方向部分３０２_１、３０２_２は、部分３０２の中心部分３０２_３よりも厚みが小さく形成され、厚みの差は、この例では、縦糸ヤーン層の数を異ならせることによって得られる。

【0048】

ブランク３００は、形成されることになるブレードのルートのためのプリフォームを形成するセグメント３０６_１と、形成されることになるブレードのタングフォームのためのプリフォームを形成するセグメント３０６_２とを含む部分３０６をも有している。部分３０２は、部分３０６のセグメント３０６_２と連続しており、部分３０６と共通の縦糸ヤーン層を共有している。それにもかかわらず、この例では、部分３０６_２は、部分３０２_３の厚みよりも大である厚みを有しており、この余分な厚みは、縦糸ヤーンのより多くの層によって得られ、それにより、部分３０６の縦糸ヤーンの層のいくつかは、部分３０２には見られないようになっている。セグメント３０６_１により、セグメント３０６_２の厚みより大である厚みが与えられ、それにより、形成されることになるブレードのルートの球根形状に対応する形状が与えられるようになっている。より大である厚みは、緯糸ヤーンの重量および／または糸数を増大させることによって得られ得る。変形形態では、または追加的に、編み込みの際にインサートが局所的に挿入され得る。ブレードルートのプリフォームに対応するファイバブランクの部分を形成ことのより詳細な説明のために、例により、上述の国際公開第２０１０／０６１１４０号パンフレットの文献が参照され得る。

【0049】

ブランク３００は、部分３０６と相互リンクすることなく、部分３０６の面３０６ａに沿って延びる部分３０３をも有している。部分３０３の縦糸ヤーン層の縦糸ヤーンは、部分３０３が部分３０６と接続する部分３０２を通過する。部分３０６の余分な縦糸ヤーン層、すなわち、部分３０２において取り上げられなかった縦糸ヤーン層は、このヤーン層が部分３０２を通過した後に、部分３０５を形成するために、部分３０３の層とともに編み込まれることによって一体になる。部分３０５は、部分３０６の面３０６ａに対応する面３０２ａとは反対側の、部分３０２の面３０２ｂに沿って延びている。部分３０５は、この部分３０５に沿って延びる経路上の部分３０２と編み込むことによっては相互リンクしていない。

【0050】

部分３０６に接続された端部から離れた部分３０２の端部において、部分３０４が形成され、編み込みによって一体にしつつ、部分３０２および３０５を延ばしている。部分３０５のヤーンの層の少なくともいくつかは、場合によっては、部分３０２の面３０２ａに対応する部分３０４の面３０４ａの脇に見られる。

【0051】

部分３０６の面３０６ａに沿って延びる部分３０３のセグメント３０３Ａ、および、セグメント３０３Ａを延ばし、部分３０２の面３０２ｂに沿って延びる部分３０５のセグメント３０５Ａは、形成されることになるブレードの内側プラットフォームのためのプリフォームの形成において使用されるためのものである。

【0052】

部分３０５の、部分３０４との接続の前のターミナル部分では、部分３０５が、形成されることになるブレードのヘッドのプリフォームおよびヘッドワイパのためのプリフォームの一部を形成する、隣接するセグメント３０５Ｂとセグメント３０５Ｃとを与えている。セグメント３０５Ｂおよび３０５Ｃは、上流側エッジおよび下流側エッジの全体に沿って縦糸方向に延びるとともに、これらエッジの各々から限られた距離にわたって緯糸方向に延びる（図３および４Ｃ）、非相互リンクゾーン３０８ａおよび３０８ｂを提供するために、その中心部分においてのみ相互リンクしている。

【0053】

セグメント３０５Ｂおよび３０５Ｃによって形成される部分とは相補的である、形成されることになるブレードのヘッドおよびヘッドワイパのためのプリフォームを構成する部分は、部分３０２のセグメント３０５Ａおよび３０５Ｂを延ばして位置する部分３０４のセグメント３０４Ａから来ている。編み込みの際には、非相互リンクゾーン３０９ａおよび３０９ｂは、縦糸方向においてセグメント全体に沿うとともに、緯糸方向のその上流側エッジと下流側エッジとの各々から限られた距離にわたってセグメント３０４Ａに提供される（図４Ｄ）。非相互リンクゾーン３０８ａおよび３０９ａは、非相互リンクゾーン３０８ｂおよび３０９ｂのように、相互に連続している。以下に説明するように、非相互リンクゾーン３０８ａ、３０８ｂ、３０９ａ、および３０９ｂは、形成されることになるブレードのヘッドワイパのためのプリフォームを配置するために使用される。

【0054】

断面図４Ａおよび４Ｂでは、矢印は、最初に部分３０３および３０６に位置し、次いで部分３０２および３０５に位置する縦糸ヤーン層のセット間の対応を示している。ファイバブランクでは、縦糸ヤーン層の総数は、この例では１８に等しい。図４Ａから４Ｄの中括弧の隣の数により、ファイバブランクの様々な部分間で、縦糸ヤーン層がどのように配置され得るかの例が与えられている。したがって、この例では、部分３０３は４つの層を有し、部分３０６は１４の層を有し、部分３０２はその横方向部分３０２_１および３０２_２において８の層を有し、その中心部分３０２_３において１０の層を有している。当然、縦糸ヤーン層の総数、および、縦糸ヤーン層の配置の方法は異なり得、図示の例に与えられた数は、単に理解を容易にするためのものである。

【0055】

図５Ａから５Ｄは、ファイバブランク３００の様々なレベルにおける編み込まれた面を示している。図５Ａから５Ｄでは、断面のヤーンは縦糸ヤーンであり、示されているのは緯糸ヤーンのプラットフォームである。図示の例では、編み込みは、繻子または複数の繻子のタイプの編み込みを使用して実施された複数層編み込みまたは３次元編み込みである。たとえば、複数の面の編み込みを伴う複数層の編み込み、または、インターロックの編み込みを伴う編み込みなどの、他のタイプの複数層編み込みが使用され得る。「インターロック」の編み込みとの用語は、本明細書において、所与の緯糸の柱のヤーンすべてが編み込み面において同じ動作をする、緯糸ヤーンの各層が縦糸ヤーンの複数の層と相互リンクする編み込みを意味するために使用される。様々な種類の複数層の編み込みが、特に国際公開第２００６／１３６７５５号パンフレットの文献に記載されている。

【0056】

低圧タービンブレードに対する現在予見される用途に関し、編み込みに使用されるヤーンは、たとえば、日本のサプライヤであるＮｉｐｐｏｎ Ｃａｒｂｏｎによる「Ｎｉｃａｌｏｎ」の名前で供給される、炭化ケイ素（ＳｉＣ）ベースのヤーンなどの、耐火性材料、特にセラミック材料で形成されている。

【0057】

図４Ａに対応する図５Ａは、部分３０６および３０６_２の編み込み面を示している。

【0058】

図４Ｂに対応する図５Ｂは、部分３０２の部分３０６との接続部の近傍、すなわち、部分３０５のためのセグメント３０５Ａにおける、部分３０２および３０５の編み込み面を示している。

【0059】

図４Ｃに対応する図５Ｃは、部分３０４との接続部の近傍、すなわち、部分３０５のためのセグメント３０５Ｂおよび３０５Ｃにおける、部分３０２および３０５の編み込み面を示している。セグメント３０５Ｂと３０５Ｃとが、横方向部分に非相互リンクゾーン３０８ａおよび３０８ｂが残っているその中心部分で相互リンクしていることを見て取ることができる。

【0060】

部分３０５の横方向部分において、部分３０５により、その中心部分における縦糸ヤーン層の数より大である数の縦糸ヤーン層が提供され、その差は、部分３０２の横方向部分の縦糸ヤーン層の数と、部分３０２の中心部分の縦糸ヤーン層の数との差に対応している。部分３０５の縦糸ヤーン層はすべて、編み込みによって相互リンクしている。部分３０２および３０５のより厚い部分においてかなり多くの緯糸ヤーンが浮き上がることを避けるために、ファイバブランクのある一定のゾーンにおいて、２つの重ね合わせられた縦糸ヤーンの層の所与の柱の２つの縦糸ヤーンを取り、それらを２倍の重量の単一の縦糸ヤーンとして処理することが可能である。このことは、図５Ｂおよび５Ｃに、部分３０２および３０５のより厚い部分に示されている。

【0061】

図４Ｄに対応する図５Ｄは、セグメント３０４Ａの部分３０４の編み込み面を示している。非リンクゾーン３０９ａおよび３０９ｂの存在を見ることができる。

【0062】

有利には、ファイバブランクの列が、ストリップ３０００（図３）の形態で連続して編み込まれ、２つの隣接するブランクが両側の長手方向を有している。したがって、ブランク３００の部分３０２および３０６は、次のブランク３００’の部分３０３’および３０６’によって延びている。ブランク３００の他方の端部では、部分３０４が、前のブランク３００’’の部分３０４’’によって延びている。余分な長さのゾーンは、遷移ゾーンを形成するために、隣接するブランク間に配置されている（もっぱら縦糸ヤーンに余分な長さ）。複数の平行な列のブランクが、単一のストリップに編み込まれ得、こうして余分な長さのゾーンは、好ましくは、平行な列間に同様に配置される（もっぱら緯糸ヤーンの余分な長さ）ことに注意されたい。

【0063】

図６から８は高度に概略的であり、これら図は、製造されることになるブレードの形状と類似の形状のファイバプリフォームが、ブランク３００から開始してどのように得ることができるかを示している。

【0064】

ブランク３００は、面Ｐ１の部分３０３の端部および面Ｐ２の部分３０６の端部、ならびに、面Ｐ３の部分３０４の端部を切ることにより、ストリップ３０００から切り取られる。部分３０５は、面Ｐ４のセグメント３０５Ａの端部、および、面Ｐ５のセグメント３０５Ｂの端部およびセグメント３０５Ｃの端部において切られ、面Ｐ４と面Ｐ５との間に延びる部分３０５の断片が除去される。

【0065】

セグメント３０３Ａは、図３の矢印ｆ１に沿って配置される。セグメント３０５Ａは、図３の矢印ｆ２に沿って配置される。配置されたセグメント２０５Ａおよび２０５Ｂは、プレート３１３（図６）を形成し、成型の後に、製造されることになるブレードの内側プラットフォームのプリフォームを形成する。緯糸方向においては、部分３０５により、部分３０４の幅より大である幅が与えられ、部分３０４の両側から外に突出し（特に図４Ａおよび４Ｂを参照）、それにより、製造されることになるブレードの内側プラットフォームの上流側スポイラおよび下流側スポイラに対応するプリフォーム部分を形成することが可能になっている。

【0066】

編み込みによって部分的に相互リンクしたセグメント３０５Ｂとセグメント３０５Ｃとは、図３の矢印ｆ３に沿って配置される。部分３０４は、図３の矢印ｆ４に沿って折り曲げられる。配置されたセグメント３０５Ｂおよび３０５Ｃ、ならびに、折り曲げられた部分３０４は、製造されることになるブレードのヘッドのプリフォームおよびヘッドワイパのプリフォームを形成することになるプレート３１４を形成する。製造されることになるブレードのヘッドのプリフォームの上流側スポイラのプリフォームおよび下流側スポイラのプリフォームを形成するために使用される部分３０５の余分な幅を見ることができる。

【0067】

その後、図７に示すように、外側の非相互リンクゾーン３０８ａから３０９ａおよび３０８ｂから３０９ｂに隣接した部分は、製造されることになるブレードのヘッドワイパのプリフォームを形成するように配置することができる。非相互リンクゾーン３０８ａおよび３０９ａは、プレート３１４の２つの対向する側面間でプレート３１４の上流側エッジ全体に沿って縦糸方向に連続して、かつ、プレート３１４の上流側エッジから緯糸方向に限られた距離にわたって延びる非相互リンクゾーンを形成するように、相互に延びている。

【0068】

同様の方式で、非相互リンクゾーン３０８ｂおよび３０９ｂは、プレート３１４の２つの対向する側面間でプレート３１４の下流側エッジ全体に沿って縦糸方向に連続して、かつ、プレート３１４の下流側エッジから縦糸方向に限られた距離にわたって延びる非相互リンクゾーンを形成するように、相互に延びている。

【0069】

製造されることになるブレードのファイバプリフォーム３２０は、このため、ブレードエアフォイルの湾曲したプロファイルを再形成するために、変形により部分３０２を成型することと、ブレードの内側プラットフォームの形状およびヘッドの形状と同様の形状を再形成するために、プレート３１３および３１４を変形することと、によって得られ、また、図８（モールドは示されていない）に示すように、製造されることになるブレードの長手方向に対する、内側プラットフォームおよびヘッドに望まれる配向に対応する、内側プラットフォームのプリフォームおよびヘッドのプリフォームに対する配向を与えるようにもなっている。これにより、エアフォイルのプリフォーム３２０、ルートのプリフォーム３６０（タングのプリフォームとともに）、底部プラットフォームのプリフォーム３３０、ヘッドのプリフォームのプラットフォーム３４０、ならびにヘッドワイパのプリフォーム３５２および３５４が、プリフォーム３１０に提供される。

【0070】

有利には、ヘッドのプリフォームに対するワイパのプリフォームを配向するために、かなりの自由度が利用可能となることに注意されたい。製造されることになるブレードでは、したがって、所望である場合がある、ヘッドの各ワイパと外側表面との間の任意の角度を得ることが可能になる。

【0071】

図３から８の実施形態では、ヘッドのプリフォームに関し、ブレードのルートのプリフォームから来る、ブレードのエアフォイルのプリフォームでは使用されないヤーンの層を使用することが有利である。このヤーンの層は、ルートのプリフォームと、ヘッドのプリフォームおよびヘッドワイパのプリフォームを形成するブレードのプリフォームの部分との間で分岐させられる。

【0072】

別の実施形態では、ヘッドのプリフォームに対応するファイバブランクの部分は、エアフォイルのプリフォームに対応するブランクの部分から来るヤーンの層で形成されており、エアフォイルのプリフォームおよび結果として得られるエアフォイルは、長手方向の厚みが変化する。

【0073】

この他の実施形態について、図９および１０Ａから１０Ｅに概略的に示す、編み込まれたファイバブランク３７０を使用することが可能である。この編み込みは、１つまたは複数の列のブランクで形成されたファイバストリップの形態で実施されている。

【0074】

ブランク３７０は、形成されることになるブレードのエアフォイルのためのプリフォームを形成するための部分３７２を有している。図示の例では、部分３７２は、前端と後端とに対応する横方向部分間で、厚みが横断方向に変化しない。それにも関わらず、横断方向のこの厚みは、図３および４Ａから４Ｄのファイバブランクの部分３０２のように変化し得る。

【0075】

ブランク３７０は、形成されることになるブレードのルートのためのプリフォームを形成するセグメント３７６_１と、形成されることになるブレードのタングのプリフォームを形成するセグメント３７６_２とを含む部分３７６を有している。部分３７２は、セグメント３７６_２と連続しており、この例では、部分３７２の縦糸ヤーンの層の数と、構造３７６_２の縦糸ヤーンの層の数とは等しくなっている。それにも関わらず、図３および４Ａから４Ｄの例のように、部分３７２の厚みより大である厚みの部分３７６_２を有することが可能になる。セグメント３７６_１は、ストリーム３７６_２の厚みよりも大である厚みを与え、たとえば、図３および４Ａから４Ｄの例のように、緯糸の重さおよび／または糸数を増大させることによって、または、インサートを導入することによって得られる。

【0076】

ブランクは、部分３７６と相互リンクすることなく、部分３７６の面３７６ａに沿って延びる部分３７３をも有している。部分３７３の縦糸ヤーン層は、この縦糸ヤーン層が、部分３７２の長手方向の１つまたは複数のレベルにおいて部分３７２から、縦糸ヤーンの１つまたは複数の層で編み込むことにより、部分３７６と接続し、部分３７５を形成する部分３７２を通して交差する。たとえば、縦糸ヤーン層３７２_１および３７２_２であり、部分３７２の厚みはこのため、部分３７６に接続されたその端部から長手方向に減少する。

【0077】

部分３７５は、部分３７６の面３７６ａに対応する面３７２ａとは反対側の部分３７２の面３７２ｂに沿って延びる。部分３７５は、部分３７２と編み込むことによっては相互リンクしていない。

【0078】

部分３７６と接続した部分３７２の端部から離間した部分３７２の端部では、部分３７２および３７５を延ばし、編み込みによってラップヤーン層を合わせる、部分３７４が形成されている。

【0079】

部分３７６の面３７６ａに沿って延びる部分３７３のセグメント３７３Ａ、および、セグメント３７３Ａを延長し、部分３７２の面３７２ｂに沿って延びる部分３７５のセグメント３７５Ａは、形成されることになるブレードの内側プラットフォームのためのプリフォームを形成するためのものである。

【0080】

部分３７４との接続の前の部分３７５のターミナル部分では、部分３７５が、形成されることになるブレードのヘッドのプリフォームおよびヘッドワイパのためのプリフォームの一部を形成する、隣接するセグメント３７５Ｂとセグメント３７５Ｃとを与えている。セグメント３７５Ｂおよび３７５Ｃは、上流側エッジおよび下流側エッジの全体に沿って縦糸方向に延びるとともに、これらエッジの各々から限られた距離にわたって緯糸方向に延びる（図９および１０Ｄ）、非相互リンクゾーン３７８ａおよび３７８ｂを提供するために、その中心部分においてのみ相互リンクしている。

【0081】

セグメント３７５Ｂおよび３７５Ｃによって形成される部分とは相補的である、形成されることになるブレードのヘッドおよびヘッドワイパのためのプリフォームを構成する部分は、部分３７２のセグメント３７５Ａおよび３７５Ｂを延ばして位置する部分３７４のセグメント３７４Ａから来ている。編み込みの際には、非相互リンクゾーン３７９ａおよび３７９ｂは、縦糸方向においてその全体に沿うとともに、緯糸方向のその上流側エッジと下流側エッジとの各々から限られた距離にわたってセグメント３７４Ａに提供される（図４Ｄ）。非相互リンクゾーン３７８ａおよび３７９ａは、非相互リンクゾーン３７８ｂおよび３７９ｂのように、相互に連続している。非相互リンクゾーン３７８ａ、３７８ｂ、３７９ａ、および３７９ｂは、形成されることになるブレードのヘッドワイパのためのプリフォームを配置するために使用される。

【0082】

図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、および１０Ｅは、セグメント３７３Ａの面Ａ、セグメント３７５Ａの面Ｂ、縦糸ヤーン層３７２_１の接続の後の部分３７５の中間部分の面Ｃ、セグメント３７５Ｂおよび３７５Ｃの面Ｄ、ならびにセグメント３７４Ａそれぞれの断面図であることに注意されたい。

【0083】

適切な切断、セグメント３７３Ａ、３７５Ａ、および３７５Ｂから３７５Ｃの配置、セグメント３７４Ａの折曲げ、非相互リンクゾーンに隣接する部分の配置、ならびに、成型によるシェーピングの後に、エアフォイルのプリフォーム部分、ルートおよびタングのプリフォーム部分、底部プラットフォームのプリフォーム部分、および、ヘッドワイパのプリフォーム部分と一体のヘッドのプリフォーム部分を有するブレードのプリフォームが、図６から８を参照して説明したのと同様の方式で得られる。

【0084】

上述の２つの実施形態の変形形態では、追加のヤーン層を、ルートまたはエアフォイルのプリフォームに対応するブランクの部分から必ずしもくる必要がないヘッドのプリフォームに対応するブランクの部分に持ってくることも可能である。やはり変形形態では、ヘッドのプリフォームに対応するブランクの部分から、ヤーン層を除去することも可能である。

【0085】

縦糸ヤーン層をヘッドおよびワイパのプリフォームに対応するブランクの部分に持ってくる３つの異なる説明された方法は、別々に実施され得るか、２つを組み合わせるか、それら３つの方法すべてを組み合わせてもよい。

【0086】

注目すべき方法では、編み込みの際にファイバブランクの部分間での交差を制限しつつ、ブレードのファイバプリフォームが、ヘッドのプリフォームおよびワイパのプリフォームを組み込む単一片で得られる。このことは、ヘッドワイパのプリフォームがヘッドのプリフォームに対して配置されることを可能にする非相互リンクゾーンを残しつつ、編み込みによって相互リンクしたヤーン層のセットにより、ヘッドのプリフォームおよびヘッドワイパのプリフォームを形成するブレードのプリフォームの部分を形成することに起因する。

【0087】

さらに、製造されることになるブレードが３つ以上のヘッドワイパを有する場合、所望の数のヘッドワイパのプリフォームが、図６のプレート３１４などの、ヘッドに対応するプレートの上流側エッジと下流側エッジとの間の隣接していない非相互リンクゾーンを対応する数だけ配置することによって得られ得る。

【0088】

本発明は、ブレードの内側プラットフォームのプリフォームが、形成されることになるブレードのエアフォイルのプロファイルを実質的に再形成する開口とは別々に形成された場合に、適用可能であることに注意されたい。そのような状況下では、ファイバブランクは、内側プラットフォームのプリフォームに対応する部分なしで、すなわち、図３の実施形態において部分３０３なしで、編み込みによって形成される。別々に形成された内側プラットフォームのプリフォームは次いで、ヘッドのプリフォームおよびヘッドワイパのプリフォームを形成するブレードのプリフォームの部分を配置する前に、編み込まれたファイバブランクに、その所望の位置まで係合する。外側プラットフォームのプリフォームを製造中の後の段階においてフィットさせるか、外側プラットフォームを形成し、エアフォイルおよび外側プラットフォームを有するブレードを製造した後に、外側プラットフォームをフィットさせることも可能である。

【0089】

セラミックマトリクス複合（ＣＭＣ）材料からブレードを製造する方法の連続したステップが、図１１に与えられている。

【0090】

ステップ３８１では、図３または図９に示すような複数のファイバブランクを備えた３次元編み込みにより、場合によっては、縦糸方向に向けられたファイバブランクの複数の列を伴って、ファイバストリップが編み込まれる。

【0091】

ステップ３８２では、個別のファイバブランクが切り取られる。

【0092】

ステップ３８３では、ブレードのプリフォームを得るために、エアフォイルのプリフォーム、ルートのプリフォーム、内側プラットフォームのプリフォーム、ヘッドのプリフォーム、およびヘッドワイパのプリフォーム（たとえば、図６から８に示すように）をシェーピングするために、ファイバブランクが、たとえばグラファイトで形成された型内でシェーピングされる。

【0093】

ステップ３８４では、ブレードのプリフォームが強化される。既知の方式で、硬化され、加熱分解される樹脂を含浸させることにより、強化が実施され得る。強化樹脂の量は、熱分解の残りが、プリフォームの形状を維持しつつ、工具の補助なしでプリフォームが扱われることを可能にするために、十分に強固にプリフォームのファイバをともに結束するように選択される。カーボンの前駆樹脂またはセラミックの前駆樹脂を使用することが可能である。強化レジンの含浸は、シェーピングの前に、型内への導入または注入によって、または、ファイバブランクの段階で含浸させることによって実施され得る。やはり既知である変形形態では、含浸は、化学蒸気浸透法（ＣＶＩ）として知られるプロセスを使用して、セラミック材料で部分的に高密度化することによって実施され得る。

【0094】

強化されたプリフォームは、たとえば炭化ケイ素ＳｉＣで形成された、セラミックマトリクスで高密度化を実施するために、シェーピング工具から抜かれ得る。高密度化は、ＣＶＩによって実施され得る。

【0095】

高密度化は、ブレードを所望の形状および寸法に機械加工するステップ３８６で分けられた２つの連続したステップ（ステップ３８５および３８７）で実施され得る。

【0096】

事前の機械加工、特に、余分な厚みを除去するために、内側プラットフォームおよびヘッドの事前の機械加工、ならびに、やはりヘッドワイパの事前の機械加工が、強化の後に、高密度化の前に使用され得、それにより、図２のブレード形状に近くなるようになっていることに注意されたい。

【0097】

脆化軽減界面のコーティングが、よく知られた方式で、プリフォームのファイバとセラミックマトリクスとの間に形成され得ることにも注意されたい。

【0098】

実施形態：コンプレッサロータホイールブレード
上の説明は、ＣＭＣ材料で形成されたタービンロータホイールに関するものである。

【0099】

本発明は、ガスタービンコンプレッサのためのロータホイールブレードにも適用可能である。そのような状況下では、作業時における温度が、特にコンプレッサの上流側の段において低い場合、ＣＭＣ材料を使用する代わりに、たとえば、カーボンまたはグラスファイバとポリママトリクスとで形成された有機マトリクス複合（ＯＭＣ）材料を使用することが可能である。

【0100】

したがって、ファイバストリップのセットの編み込み、個別のブランクの切り取り、および、シェーピング工具を使用したシェーピングの後に、工具に保持された、結果として得られるブレードのプリフォームに、注入または導入により、樹脂が含浸される。樹脂の硬化のための熱処理が次いで実施される。樹脂の含浸、およびこの樹脂の硬化の連続した複数のサイクルが実施され得る。機械加工は、２つのサイクル間、および／または、ポリママトリクスによる高密度化の終了の後に実施され得る。使用される樹脂は、たとえば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、またはポリイミド樹脂などのポリママトリクス前駆樹脂である。

【0101】

実施形態：タービンノズルブレード
図１２および１３Ａから１３Ｄは高度に概略的であり、マトリクスでプリフォームを高密度化した後、および、任意選択の機械加工の後に、エアフォイル、内側プラットフォーム、アブレイダブル支持要素、外側プラットフォーム、および取付けフックを組み込む複合材料のブレードが得られるように、ブレードのためのファイバプリフォームをシェーピングすることが可能である、ファイバブランク４００の第１の実施形態を示している。このブレードは、図１に示すベーン１１０と同じタイプである。

【0102】

たとえば、図５Ａから５Ｄの編み込みと同様の複数の繻子の編み込み、または、特に上述の国際公開第２００６／１３６７５５号パンフレットの文献に記載の任意の他の編み込みなどの、様々な編み込みが、ブランク４００を編み込むために使用され得る。タービンノズルブレードに対する特定用途に関し、編み込みに使用されるヤーンは、たとえば、日本のサプライヤであるＮｉｐｐｏｎ Ｃａｒｂｏｎによる「Ｎｉｃａｌｏｎ」の名前で供給される、炭化ケイ素（ＳｉＣ）ベースのヤーンなどの、耐火性材料、特にセラミック材料で形成されている。

【0103】

ブランク４００は、形成されることになるブレードのエアフォイルのプリフォームを形成する部分４０２を備えている。図示の例では、部分４０２がほぼ一定の厚みを有する。変形例では、部分４０２の厚みは、図３の実施形態における部分３０２と類似の方式で、部分４０２の長手方向のエッジ間で変化し得る。

【0104】

ブランク４００は、部分４０２と相互リンクすることなく、部分４０２の第１の面４０２ａに沿って延びるセグメント４０３Ａを有する部分４０３をも備えている。部分４０３の縦糸ヤーン層の縦糸ヤーンは、面４０２ａとは反対側の部分４０２の面４０２ｂに沿って延びるために、部分４０２と交差している。部分４０３は、製造されることになるブレードのエアフォイルの長手方向の寸法にほぼ対応する距離にわたって、部分４０２と相互リンクすることなく、部分４０２の面４０２ｂに沿って延びている。部分４０３との交差部に位置する部分４０２の端部から離れた端部を始点に、部分４０２は、部分４０４を形成するために編み込みにより、部分４０３と合わさっている。

【0105】

部分４０２の面４０２ａに沿って延びる部分４０３のセグメント４０３Ａ、および、部分４０２を通って交差した後に、セグメント４０３Ａを延長する部分４０３のセグメント４０３Ｂは、形成されることになるブレードの内側プラットフォームのためのプリフォーム、および、アブレイダブル支持要素のためのプリフォームを形成するためのものである。非相互リンクゾーン４０３ａおよび４０３ｂは、セグメント４０３Ａおよび４０３Ｂのほぼ半分の厚みの位置に設けられている。非相互リンクゾーン４０３ａは、縦糸方向に、セグメント４０３Ａおよび４０３Ｂの各上流側エッジの全体に沿って延び、緯糸方向に、これら上流側エッジの各々から限られた距離にわたって延び、非相互リンクゾーン４０３ｂは、縦糸方向に、セグメント４０３Ａおよび４０３Ｂの各下流側エッジの全体に沿って延び、緯糸方向に、これら下流側エッジの各々から限られた距離にわたって延びる（図１２、１３Ａ、および１３Ｂ）。以下に説明するように、非相互リンクゾーン４０３ａおよび４０３ｂは、形成されることになるブレードのアブレイダブル支持要素のためのプリフォームを配置することを可能にする役割を果たす。

【0106】

部分４０４との接続の前のターミナル部分では、部分４０３が、形成されることになるブレードの外側プラットフォームのプリフォームおよび取付けフックのプリフォームの一部を形成する、セグメント４０３Ｃを与えている。非相互リンクゾーン４０３ｃおよび４０３ｄは、セグメント４０３Ｃのほぼ半分の厚みの位置に設けられている。非相互リンクゾーン４０３ｃは、縦糸方向に、セグメント４０３Ｃの上流側エッジの全体に沿って延び、緯糸方向に、上流側エッジから限られた距離にわたって延び、非相互リンクゾーン４０３ｄは、縦糸方向に、セグメント４０３Ｃの下流側エッジの全体に沿って延び、緯糸方向に、これら下流側エッジから限られた距離にわたって延びる（図１２および１３Ｃ）。

【0107】

形成されることになるブレードの、セグメント４０３Ｃによる部分と相補的である、外側プラットフォームのプリフォームおよび取付けフックのプリフォームのための部分は、部分４０４のセグメント４０４Ａから来る。編み込みの際には、非相互リンクゾーン４０４ａおよび４０４ｂは、縦糸方向においてその全体に沿うとともに、緯糸方向のその上流側エッジと下流側との各々から限られた距離にわたってセグメント４０４Ａに提供される（図１２および１３Ｄ）。非相互リンクゾーン４０３ｃおよび４０４ａは、非相互リンクゾーン４０３ｄおよび４０４ｂのように、相互に連続している。以下に説明するように、非相互リンクゾーン４０３ｃ、４０３ｄ、４０４ａ、および４０４ｂは、形成されることになるブレードの取付けフックのプリフォームを配置することを可能にする役割を果たす。

【0108】

有利には、ファイバブランクの列が、ストリップ４０００（図１２）の形態で連続して、反対側の長手方向の２つの隣接するブランクと編み込まれている。したがって、ブランク４００の部分４０２および４０３は、次のブランク４００’の部分４０２’および４０３’によって延びている。ブランク４００の他方の端部では、部分４０４が、前のブランク４００’’の部分４０４’’によって延びている。余分な長さのゾーンは、遷移ゾーンを形成するために、隣接するブランク間に配置されている（もっぱら縦糸ヤーンの余分な長さ）。複数の平行な列のブランクが、単一のストリップに編み込まれ得、こうして余分な長さのゾーンは、好ましくは、平行な列間にも設けられる（もっぱら緯糸ヤーンの余分な長さ）ことに注意されたい。

【0109】

図１２および１４から１６は高度に概略的であり、これら図は、製造されることになるブレードの形状と類似の形状のファイバプリフォームが、ブランク４００からどのように得ることができるかを示している。

【0110】

ブランク４００は、面Ｐ１のセグメント４０３Ａの端部およびＰ２のセグメント４０３Ｂの端部において、部分４０３を切ることにより、かつ、部分４０３と交差する位置の前に位置する面Ｐ３の部分４０２を切ることにより、ストリップ４０００から切り取られる。部分４０４は、面Ｐ４のセグメント４０４Ａの端部において切られる。部分４０３Ｃは、面Ｐ５において切られ、面Ｐ２と面Ｐ５との間に延びる部分４０３の断片が除去される。

【0111】

セグメント４０３Ａおよび４０３Ｂは、図１２の矢印ｆ１およびｆ２に沿って配置される。図１４に示すように、外側に位置するセグメント４０３Ａおよび４０３Ｂの部分は、成型の後に、セグメント４０３Ａおよび４０３Ｂの各部分が非相互リンクゾーン４０３ａおよび４０３ｂと隣接しつつ、内側プラットフォームのプリフォームを形成することになるプレート４１３を形成し、内側において、製造されることになるブレードのアブレイダブル支持要素のためのプリフォームを形成することが可能であるように配置され得る。

【0112】

セグメント４０３Ｃは、図１２の矢印ｆ３に沿って配置される。セグメント４０４Ａは、図１２の矢印ｆ４に沿って折り曲げられる。配置されたセグメント４０３Ｃおよび折り曲げられたセグメント４０４は、製造されることになるブレードの、外側プラットフォームのためのプリフォーム、および取付けフックのためのプリフォームを形成することになるプレート４１４を形成する。

【0113】

その後、図１５に示すように、非相互リンクゾーン４０３ｃ、４０３ｄ、４０４ａ、および４０４ｂは、外側において、製造されることになるブレードの取付けフックのプリフォームを形成するように配置することができる。非相互リンクゾーン４０３ｃおよび４０４ａは、プレート４１４の２つの対向する側面間でプレート４１４の上流側エッジ全体に沿って縦糸方向に連続して、かつ、プレート４１４の上流側エッジから緯糸方向に限られた距離にわたって延びる非相互リンクゾーンを形成するように、相互に延びている。同様の方式で、非相互リンクゾーン４０３ｄおよび４０４ｂは、プレート４１４の２つの対向する側面間でプレート４１４の下流側エッジ全体に沿って縦糸方向に連続して、かつ、プレート４１４の下流側エッジから緯糸方向に限られた距離にわたって延びる非相互リンクゾーンを形成するように、相互に延びている。

【0114】

製造されることになるブレードのファイバプリフォーム４１０はこのため、図１６に示すように（型は示されていない）、ブレードのエアフォイルの湾曲したプロファイル、ブレードの内側および外側プラットフォームの形状と同様の形状、製造されることになるブレードの長手方向に対する内側および外側プラットフォームのための所望の向きに対応する内側および外側プラットフォームのプリフォームの向き、ならびに、やはり、支持要素および取付けフックの形状に対応する形状を得るために、成型によって得られる。したがって、プリフォーム４１０は、エアフォイルのプリフォーム４２０、内側プラットフォームのプリフォーム４３０、アブレイダブル支持要素のためのプリフォーム４６２および４６４、外側プラットフォームのプリフォーム４４０、ならびに取付けフックのプリフォーム４５２および４５４を備えて得られる。

【0115】

図１７および１８Ａから１８Ｄは高度に概略的であり、マトリクスでプリフォームを高密度化した後、および、任意選択の機械加工の後に、エアフォイル、内側プラットフォーム、アブレイダブル支持要素、外側プラットフォーム、および取付けフックを組み込む複合材料のブレードが得られるように、ブレードのためのファイバプリフォームをシェーピングすることが可能である、ファイバブランク５００の第２の実施形態を示している。このブレードは、図１に示すベーン１１０と同じタイプである。

【0116】

ファイバブランク５００は、ファイバブランク４００が中間の横断面についてほぼ対称であり、ブランクの部分が内側プラットフォームのプリフォームに対応し、アブレイダブル支持部が、外側プラットフォームのプリフォームおよび取付けフックに対応するブランクの部分の構成と同様の構造である点で、ファイバブランク４００と異なる。

【0117】

したがって、ブランク５００は、形成されることになるブレードのエアフォイルのためのプリフォームを形成する部分５０２を有している。図示の例では、部分５０２の厚みがほぼ一定である。変形例では、部分５０２の厚みは、図３の実施形態における部分３０２と同様の方式で、部分５０２の長手方向のエッジ間で変化し得る。

【0118】

ブランク５００は、編み込みによって部分５０２の面５０２ｂにリンクすることなく、部分５０２の面５０２ｂに沿って延びる部分５０３をも備えている。部分５０２の長手方向の端部において、部分５０２および５０３のヤーン層は、部分５０４および５０５を形成するために、編み込みによって合わせられている。

【0119】

部分５０５のセグメント５０５Ａ、および、セグメント５０５Ａと接続する部分５０３のセグメント５０３Ａは、形成されることになるブレードの、内側プラットフォームのためのプリフォームおよび、アブレイダブル支持部のためのプリフォームを形成するためのものである。非相互リンクゾーン５０５ａ、５０５ｂ、および５０３ａ、５０３ｂは、セグメント５０５Ａおよび５０３Ａのほぼ半分の厚みの位置に設けられている。非相互リンクゾーン５０５ａおよび５０３ａは、縦糸方向に、セグメント５０５Ａおよび５０３Ａの各上流側エッジの全体に沿って延び、緯糸方向に、これら上流側エッジの各々から限られた距離にわたって延び、非相互リンクゾーン５０５ｂおよび５０３ｂは、縦糸方向に、セグメント５０５Ａおよび５０３Ａの各下流側エッジの全体に沿って延び、緯糸方向に、これら下流側エッジの各々から限られた距離にわたって延びる（図１７、１８Ａ、および１８Ｂ）。非相互リンクゾーン５０５ａ、５０３ａ、５０５ｂ、および５０３ｂは、形成されることになるブレードのアブレイダブル支持要素のためのプリフォームを配置することを可能にする役割を果たす。

【0120】

部分５０４のセグメント５０４Ａおよび、セグメント５０５Ａと接続する部分５０３のセグメント５０３Ｂは、形成されることになるブレードの、外側プラットフォームのプリフォーム、および、取付けフックのプリフォームを形成するためのものである。非相互リンクゾーン５０３ｃ、５０４ａ、および５０３ｄ、５０４ｂは、セグメント５０３Ｂおよび５０４Ａのほぼ半分の厚みの位置に設けられている。非相互リンクゾーン５０３ｃおよび５０４ａは、縦糸方向に、セグメント５０３Ｂおよび５０４Ａの各上流側エッジの全体に沿って延び、緯糸方向に、これら上流側エッジから限られた距離にわたって延び、非相互リンクゾーン５０３ｄおよび５０４ｂは、縦糸方向に、セグメント５０３Ｂおよび５０４Ａの各下流側エッジの全体に沿って延び、緯糸方向に、これら下流側エッジから限られた距離にわたって延びる（図１７、１８Ｃ、および１８Ｄ）。非相互リンクゾーン５０３ｃ、５０４ａ、５０３ｄ、および５０４ｂは、形成されることになるブレードの取付けフックのプリフォームを配置することを可能にする役割を果たす。

【0121】

有利には、ファイバブランク５００の少なくとも１つの列が、ストリップ５０００の形態で連続して編み込まれている（図１７）。

【0122】

図１７および１９から２１は高度に概略的であり、形成されることになるブレードの形状に近い形状を有するファイバプリフォームが、ブランク５００からどのように得ることができるかを示している。

【0123】

ブランク５００は、面Ｐ１の部分５０５および面Ｐ４の部分５０４を切ることにより、かつ、面Ｐ２およびＰ５の部分５０３を切ることにより、ストリップ５０００から切り取られ、面Ｐ２と面Ｐ５との間に延びる部分５０３の断片が除去される。

【0124】

セグメント５０５Ａおよび５０３Ａは、図１７の矢印ｆ１およびｆ２に沿って配置され、セグメント５０５Ａおよび５０３Ａは、成型の後に、製造されることになるブレードの、内側プラットフォームのプリフォーム、および、アブレイダブル支持要素のプリフォームが形成されることになるプレート５１３（図１９）を形成する。非相互リンクゾーン５０５ａおよび５０３ａは、プレート５１３の２つの対向する側面間でプレート５１３の上流側エッジ全体に沿って縦糸方向に連続して、かつ、プレート５１３の上流側エッジから緯糸方向に限られた距離にわたって延びる非相互リンクゾーンを形成するように、相互に延びている。非相互リンクゾーン５０５ｂおよび５０３ｂは、プレート５１３の２つの対向する側面間でプレート５１３の下流側エッジ全体に沿って縦糸方向に連続して、かつ、プレート５１３の下流側エッジから緯糸方向に限られた距離にわたって延びる非相互リンクゾーンを形成するように、相互に延びている。

【0125】

セグメント５０３Ｂおよび５０４Ａは、図１７の矢印ｆ３およびｆ４に沿って配置され、製造されることになるブレードの、外側プラットフォームのためのプリフォーム、および取付けフックのためのプリフォームを形成することになるプレート５１４（図１９）を形成する。非相互リンクゾーン５０３ｃおよび５０４ａは、プレート５１４の２つの対向する側面間でプレート５１４の下流側エッジ全体に沿って縦糸方向に連続して、かつ、プレート５１４の上流側エッジから緯糸方向に限られた距離にわたって延びる非相互リンクゾーンを形成するように、相互に延びている。非相互リンクゾーン５０３ｄおよび５０４ｂは、プレート５１４の２つの対向する側面間でプレート５１４の下流側エッジ全体に沿って縦糸方向に連続して、かつ、プレート５１４の下流側エッジから緯糸方向に限られた距離にわたって延びる非相互リンクゾーンを形成するように、相互に延びている。

【0126】

したがって、図２０に示すように、非相互リンクゾーン５０５ａ、５０３ａ、５０５ｂ、および５０３ｂに隣接する部分は、内側において、製造されることになるブレードのアブレイダブル支持要素のためのプリフォームを形成するように配置される。一方、非相互リンクゾーン５０３ｃ、５０３ｄ、５０４ａ、および５０４ｂに隣接する部分は、外側において、製造されることになるブレードの取付けフックのためのプリフォームを形成するように配置される。

【0127】

製造されることになるブレードのファイバプリフォーム５１０はこのため、図２１に示すように（型は示されていない）、ブレードのエアフォイルの湾曲したプロファイル、ブレードの内側および外側プラットフォームの形状と同様の形状、製造されることになるブレードの長手方向に対する内側および外側プラットフォームのための所望の向きに対応する内側および外側プラットフォームのプリフォームの向き、ならびに、支持要素および取付けフックの形状に対応する形状を得るために、成型によって得られる。したがって、プリフォーム５１０は、エアフォイルのプリフォーム５２０、内側プラットフォームのプリフォーム５３０、アブレイダブル支持要素のためのプリフォーム５６２および５６４、外側プラットフォームのプリフォーム５４０、ならびに取付けフックのためのプリフォーム５５２および５５４を備えて得られる。

【0128】

注目すべき方式で、上述の実施形態の両方において、編み込みの際にファイバブランクの部分間の交差を制限しつつ、ブレードファイバのプリフォームが、内側および外側プラットフォームのプリフォーム、アブレイダブル支持要素のプリフォーム、ならびに取付けフックのプリフォームを組み込む単一片として得られる。このことは、非相互リンクゾーンが、支持要素のプリフォームまたは取付けフックのプリフォームをプラットフォームのプリフォームに対して配置することを可能にするように提供される状態で、編み込みによって相互リンクしたヤーン層のセットにより、プラットフォームのプリフォームおよび、支持要素のプリフォームまたは取付けフックのプリフォームを形成するブレードのプリフォームの部分を形成することに起因する。

【0129】

当然、Ｌ状のプロファイルの要素１６２および１６４とは異なる形状のアブレイダブル支持要素を形成することが可能である。

【0130】

したがって、図２２は、内側プラットフォーム１３０の外側面からほぼ径方向に突出する支持要素１６２’および１６４’を示している。支持要素１６２’および１６４’上では、上流側および下流側のノズルに隣接するロータホイールのワイパと協同するために、上流側および下流側でアブレイダブル材料のブロック１６６’を保持する中間支持部１６５を締結することが可能である。

【0131】

内側プラットフォームの外側面の中心部分から突出する単一のアブレイダブル支持要素を有することを予見することも可能である。

【0132】

編み込みファイバブランクからのＣＭＣで形成されたタービンノズルブレードを得るために、図１１を参照して上述したように進めることも可能である。

【0133】

実施形態：コンプレッサガイドベーンブレード
上の説明は、ＣＭＣ材料からタービンノズルブレードを製造することに関する。

【0134】

本発明は、同じ方式でガスタービンコンプレッサのためのＣＭＣ材料のガイドベーンブレードを製造することにも適用可能である。

【0135】

作業時における温度が、特にコンプレッサの上流側の段において低い場合、たとえば、ＣＭＣ材料では形成されていないが、カーボンまたはグラスファイバとポリママトリクスを使用して構成された有機マトリクス複合（ＯＭＣ）材料で形成されたガイドベーンブレードを使用することが可能である。

【0136】

編み込みファイバブランクからＯＭＣで形成されたコンプレッサガイドベーンブレードを得るために、ＯＭＣで形成されたコンプレッサロータホイールブレードについて、上述したように進めることが可能である。

【0137】

最後に説明した２つの実施形態に関する方法により、エアフォイル、外側プラットフォーム、取付けフック、内側プラットフォーム、およびアブレイダブル支持要素を組み込んだブレードを得ることが可能である。

【0138】

それにも関わらず、本方法は、エアフォイル、外側プラットフォーム、取付けフック、および内側プラットフォームを組み込むが、アブレイダブル支持要素を組み込まないブレードの形成、および、それどころか、エアフォイル、外側プラットフォーム、内側プラットフォーム、および、少なくとも１つのアブレイダブル支持要素を組み込むが、取付けフックを組み込まないブレードの形成にも適用可能である。

【0139】

変形実施形態
タービンノズルブレードの説明した実施形態では、ブレードエアフォイルのためのプリフォームにより、長手方向に一定の厚みが与えられる。変形形態では、この厚みは、タービンロータホイールブレードに関して図９および１０Ａから１０Ｅを参照して説明した方式と同じ方式で変化させることができる。これと同じことがコンプレッサロータホイールブレードおよびコンプレッサガイドベーンブレードに適用される。

【0140】

図３、９、および１２の実施形態では、編み込みストリップのファイバブランクの長手方向が逆になり得る。

【0141】

説明されたタービンノズルの実施形態では、取付けフックが外側プラットフォームと関連付けられており、アブレイダブル支持要素（複数の場合もある）が内側プラットフォームと関連付けられている。変形形態では、取付けフックを内側プラットフォームと関連付け、１つまたは複数のアブレイダブル支持要素を外側プラットフォームと関連付けることが可能である。

【0142】

上記では、ファイバブランクが、ブランクの長手方向に対応する縦糸方向で編み込まれたものとして説明されている。変形形態では、編み込みは、緯糸方向に対応するファイバブランクの長手方向で実施され得、このため、緯糸と縦糸とは取り換えられている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図10E】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図13D】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18A】

【図18B】

【図18C】

【図18D】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】