JP6382829B2 - タービン機械の中間ケーシング用のモノブロックブレードプリフォーム及びモジュール - Google Patents

Description

本発明は、タービンエンジンの中間ケーシング用の、複合材料からなる羽根モジュールの繊維プリフォームに関し、また、このプリフォームによって得られる、一体型羽根モジュール、中間ケーシング及びタービンエンジンにも関する。

かかるプリフォームは、フランジ又は空力プラットフォームなどの横方向羽根部とともに複数の羽根をそれぞれ組み込んだ一体型羽根モジュールを製造するのに用いることができる。かかるモジュールは、高い剛性を有し、例えば、航空機のターボジェットの中間ケーシングに組み込むのに適している。

従来のバイパスターボジェットは、空気流を送達するファンを有し、空気流は、圧縮機、燃焼室、そしてタービンエンジンのタービンを対象とする一次流と、さらに、推力の主な部分を送達する、二次流又はバイパス流の両方に分割される。

二次流は、ジェットの外側ケーシングと、タービンエンジンの加熱部分を含有する内側ケーシングとの間に設けられた二次流路内を流れる。これらの２つのケーシングは、ともに接続され、内側ハブと、外側シュラウドと、複数の構成アーム(structural arm)であって、半径方向に延び、内側ハブと外側シュラウドを接続する構成アームとからなる中間ケーシングによって、適所に保持される。タービンエンジンの全体的な動特性から生じる負荷を支持するこれらの構造機能に加えて、一部の構成アームは、中空であり、このため、流体管、電気ケーブル、又は、機械力を伝達する実際の部材などを通るサービスが可能となる。

さらに、かかるタービンエンジンには、ファンからの二次流を整理する目的で、一般に後置静翼（ＯＧＶ）と称する複数の固定羽根からなるガイドノズルが含まれる。

ターボジェットの重量、さらに、ターボジェットを構成する部品の数を低減するために、案内羽根に代えた、一部の構成アームにノズル機能を組み込んだ中間ケーシングが提案されている。しかしながら、かかる羽根は、これらの空力機能だけでなく、これらが通常設計されていない構造機能も提供できる必要がある。

かかる羽根の機械的強度を強化するために、ある特許文献では、内側及び外側プラットフォームに接線方向にボルトで固定された２つの羽根からなる箱の形態をしたモジュールを設計することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この解決策によって達成される進歩が既に重要であっても、かかるモジュールの全体的な剛性は、ボルトの接線方向接合部によって制限される。さらに、かかる解決策は、多くの数の部品、特に留め具を伴い、重量及びメンテナンス時間の点から、更なる節約を達成するために、その数を低減することが望ましい。

したがって、上述した先行技術のシステムに対する固有の欠点を回避する、繊維プリフォーム、羽根モジュール、中間ケーシング及びタービンエンジンの現実的な必要性が存在する。

仏国特許出願第２９５６８７６号

本発明は、タービンエンジンの中間ケーシングの羽根モジュール用の繊維プリフォームであって、三次元（３Ｄ）製織によって得られるプリフォームを提供する。このプリフォームは、第１の縦方向部分であって、対向する第１及び第２の端部を有し、第１の羽根を形成するのに適した、第１の縦方向部分と、第２の縦方向部分であって、対向する第１及び第２の端部を有し、第２の羽根を形成するのに適した、第２の縦方向部分と、第１の横方向部分であって、第１の縦方向部分及び第２の縦方向部分がこれらの第１の端部によってともに接続され、フランジ又はプラットフォームなどの第１の横方向羽根部を形成するのに適した、第１の横方向部分と、を備える。

本明細書において、「縦方向」、「横方向」、「下部」、「上部」という用語とこれらの派生語は、モジュールを構成する羽根の主方向に対して定義され、「軸線方向」、「半径方向」、「接線方向」、「内側」、「外側」という用語とこれらの派生語は、中間ケーシング及びターボエンジンの主軸線に対して定義される。

「横方向羽根部」という用語は、羽根に対して実質的に横方向に延びるモジュールの部分を意味するように本明細書に用いられ、具体的には、孔又は留め具タブを用いてモジュールを固定することができるように、中間ケーシングの内側ハブに対して留め具フランジを備えていてもよく、また、第２の通路に、滑らかで二次流を妨害しない壁を設けることができるように、空力プラットフォームも構成していてもよい。他の横方向羽根部も想定可能である。

かかるプリフォームを用いて、一方の端部においてともに接続された少なくとも２つの羽根からなる一体型モジュールを設計することが可能であり、かかる一体型構造によって、機械的負荷をより効果的に１対の羽根上に分散させることができる。これによって、モジュールの全体的な剛性が増加し、このため、それほど重くない部品の使用が可能になり、操作の大幅な節約が達成される。金属又はセラミック製の同様の部品と比較して、複合材料の使用によっても、大幅な軽量化が達成される。

さらに、この一体型設計により、設計され組み立てられるのに必要な部品の数が大幅に低減され、特に、留め具の点から、したがって、これに関連する重量及びコストの点から節約される。

当然、分解操作がそれほど多くないので、かかる一体型モジュールのメンテナンスも容易になり、特に、留め具がそれほど多くなく、留め具により接近しやすいので、翼の下で直接動作することが可能である。

特定の実施形態において、プリフォームは、第２の横方向部分であって、第１の縦方向部分の第２の端部から横方向に延び、第２の横方向羽根部を形成するのに適した、第２の横方向部分と、第３の横方向部分であって、第２の縦方向部分の第２の端部から横方向に延び、第３の横方向羽根部を形成するのに適した、第３の横方向部分と、を更に備える。このため、組み込まれる部品の数は増加し、要求される留め具の数は更に低減され、全体的な剛性は向上し、組立て及び分解はより容易になり、重量、及び種々の種類の部品の数もともに低減される。

特定の実施形態において、第２の横方向部分は、第２の縦方向部分から離れて延び、また、第３の横方向部分は、第１の縦方向部分から離れて延びる。これによって、オメガ形状のプリフォームが生じる。

特定の実施形態において、第２の横方向部分は、第２の縦方向部分の方へ延び、また、第３の横方向部分は、第１の縦方向部分から離れて延びる。これによって、箱構造が生じる。

特定の実施形態において、第２の横方向部分は、第２の縦方向部分の方へ延び、また、第３の横方向部分は、第１の縦方向部分の方へ延びる。これによって、第２及び第３の横方向部分が互いの方へ延びる、異なる箱構造が生じる。

特定の実施形態において、第２及び第３の横方向部分は、少なくとも一部において重なる。このため、この重なり領域は、大きな剛性及び厚さにより有益であり、したがって、穿孔についての多くの選択肢が生じる。

他の実施形態において、第２及び第３の横方向部分は、一方から他方に延びるように取り付けられる。この実施形態は、サイズ及び重量の低減を優先する。

特定の実施形態において、重なり領域において、重なり部分はともに接合される。重なり部分はともに、同様かつ良好に縫合することができる。

特定の実施形態において、プリフォームは、第１のシート及び第２のシートであって、この第１のシート及び第２のシートが、ともに織り込まれ、横方向羽根部を形成するのに適したさらなる横方向部分を形成する連結域と、非連結域とを備え、第１のシートが、第１の横方向部分及び第１の縦方向部分を形成し、第２のシートが、第２の縦方向部分を形成する、第１のシート及び第２のシートを備える。かかる非連結によって、分岐形状を得ることができる。

特定の実施形態において、プリフォームは、少なくとも３つの羽根を形成するのに適した、少なくとも３つの縦方向部分を有する。当然、同じ技術を、羽根のｎ個一組の(n-tuplets)羽根まで拡張してもよい。

特定の実施形態において、横方向部分には、縦方向部分よりも多くの糸の層が含まれ、このため、横方向部分は厚い。このように、羽根は、これらの空力的役割を実行するのに有効なように微細にすることができるが、横方向羽根部は、モジュールをより確実に固定できるように厚くすることができる。

特定の実施形態において、横方向部分は、留め具タブを形成するために、必要以上の長さで織り込まれている。この必要以上の長さは、横方向面部分が中間ケーシングに対して軸線方向に固定できるように、横方向であり、半径方向に折り曲げられ得る。この必要以上の長さは、横方向羽根部が中間ケーシングに対して接線方向に固定できるように、同様かつ良好に、端部の長さであり、半径方向に折り曲げられ得る。

特定の実施形態において、縦方向部分は、留め具タブを形成するために、必要以上の長さで織り込まれている。そして、この必要以上の長さは、羽根が中間ケーシングに対して接線方向に固定できるように、縦方向部分を縦方向に拡張する。

特定の実施形態において、プリフォームの製織に用いられる糸は、炭素繊維を含む。しかしながら、糸は、他の種類の糸、例えば、ガラス繊維又はケブラー(kevlar)繊維を含む糸であってもよい。

特定の実施形態において、プリフォームの三次元製織に用いられる織込みは、三次元連動型織込み(3D interlock type weave)であり得る。しかしながら、通路の外面の製織は、本質的に二次元であってもよく、例えば、サテン型織込みによって織り込まれていてもよい。

本明細書は、タービンエンジンの中間ケーシングを製造するためのモジュールであって、このモジュールが、２つの縦方向羽根と、フランジ又はプラットフォームなどの横方向羽根部を有し、これらの羽根の端部のうちの１つにおいて２つの羽根を相互接続し、モジュールが単一部品である、モジュールにも関する。

少なくとも２つの羽根及び横方向羽根部を組み込んだこの一体型構造によって、機械的強度、重量、コスト、分解容易性及び準備容易性の点から、上述の利点がすべて得られる。

特定の実施形態において、モジュールは、上述した実施形態のうちのいずれかに係る繊維プリフォームから、複合材料によって製造され、このプリフォームは、マトリックス内で成形され、マトリックス中に埋め込まれる。

特定の実施形態において、マトリックスは、有機系のものである。具体的には、マトリックスは、エポキシ樹脂であってもよい。

他の実施形態において、マトリックスは、セラミック型のものであってもよい。

本明細書は、タービンエンジンの中間ケーシングであって、このケーシングに、内側ハブと外側シュラウドとの間に角度をなして配置された、上述した実施形態のうちのいずれかに係る複数のモジュールが含まれる、中間ケーシングにも関する。

特定の実施形態において、中間ケーシングには、特に機械的負荷又は分解についての接近性の点から、中間ケーシングのそれぞれの領域の特定の特徴に合わせるように、上述した実施形態のものとは異なる構造を有したモジュールが含まれる。

特に、特定の実施形態において、一部のモジュールは、中間ケーシング内にくまなく配置されている。

そして、本明細書は、上述した実施形態のうちのいずれかに係る中間ケーシングを含む、タービンエンジンに関する。

上述の特徴及び利点並びに他のものは、提案されたプリフォーム、モジュール、中間ケーシング及びタービンエンジンの実施形態についての次に示す詳細な説明を理解することで明らかになる。この詳細な説明は、添付の図面を参照する。

添付の図面は概略的であり、とりわけ、本発明の原理を示すことを図るものである。

図面において、一方の図から他方の図まで、同一の構成要素（又は構成要素の部分）は、同一の参照符号によって特定される。さらに、異なる実施形態であるが類似した機能を有する実施形態の構成要素形成部分（又は構成要素の部分）は、１００、２００などの増加する参照番号によって図中で特定される。

本発明のタービンエンジンの断面の正面図である。 第１の実施形態における中間ケーシングの正面図である。 本発明のモジュールの第１の例を示し、かかるモジュールの変形例の斜視図である。 本発明のモジュールの第１の例を示し、かかるモジュールの変形例の斜視図である。 本発明のモジュールの第１の例を示し、関連する完全な環状体を示す。 本発明のモジュールの第１の例を示し、水平に配置されたプリフォームを示す。 本発明のモジュールの第１の例を示し、プリフォームの成形を示す。 本発明のモジュールの第２の例を示し、かかるモジュールの斜視図である。 本発明のモジュールの第２の例を示し、関連する完全な環状体を示す。 本発明のモジュールの第２の例を示し、水平に配置されたプリフォームを示す。 本発明のモジュールの第２の例を示し、成形されたプリフォームを示す。 本発明のモジュールの第２の例を示し、モジュールの留め具の変形例を示す。 本発明のモジュールの第２の例を示し、モジュールの留め具の変形例を示す。 本発明のモジュールの第３の要素を示し、かかるモジュールの斜視図である。 本発明のモジュールの第３の要素を示し、関連する完全な環状体を示す。 本発明のモジュールの第３の要素を示し、水平に配置されたプリフォームを示す。 本発明のモジュールの第３の要素を示し、プリフォーム成形の変形例を示す。 本発明のモジュールの第３の要素を示し、プリフォーム成形の変形例を示す。 本発明のモジュールの第４の例を示し、かかるモジュールの斜視図である。 本発明のモジュールの第４の例を示し、関連する完全な環状体を示す。 本発明のモジュールの第４の例を示し、水平に配置されたプリフォームを示す。 本発明のモジュールの第４の例を示し、成形されたプリフォームを示す。 本発明のモジュールの第４の例を示し、非連結部分がどのように織り込まれているかについて示す図である。 本発明のモジュールの第４の例を示し、プリフォームを成形可能な変形法を示す。 本発明のモジュールの第４の例を示し、モジュールの変形実施形態を示す。 本発明のモジュールの第４の例を示し、成形された変形例を示す。

本発明をより具体的にするために、添付の図面を参照することによって実施形態を以下に詳細に説明する。本発明がこれらの実施形態に限定されないことを想起する必要がある。

図１は、本発明のバイパスターボジェット１の、主軸線Ａを含有する垂直面における断面図である。上流から下流にかけて、バイパスターボジェットは、ファン２と、低圧圧縮機３と、高圧圧縮機４と、燃焼室５と、高圧タービン６と、低圧タービン７と、を備えている。その上流において、このターボジェット１は、２つの同心通路、一次通路Ｉ及び二次通路ＩＩを画定する、外側ケーシング８と内側ケーシング９とを有する。中間ケーシング１０は、外側ケーシング８及び内側ケーシング９をともに接続している。

動作時に、内側ケーシング９は、ファン２によって加速された空気流を、一次流であって、一次通路Ｉを採用し、圧縮機３、４、燃焼室５及びタービン６、７に供給する、一次流と、さらに、二次流であって、ターボジェットから排出されることによってその推力の大部分を送達する二次通路又は「バイパス」通路ＩＩを採用する、二次流の両方に分割する。

図２は、かかる中間ケーシング１０の正面図である。中間ケーシングは、内側ケーシング９に固定された内側ハブ１１と、外側ケーシング８に固定された外側シュラウド１２と、を備えている。内側ハブ１１及び外側シュラウド１２はともに、構成アーム１３によって一次的に半径方向に、一体型モジュール２０を構成する対でともにグループ化された後置静翼（ＯＧＶ）２１によって二次的に接続されている。

構成アーム１３は、中空であり、内側ケーシング９に囲まれたジェットのコアと、ジェット１の周囲との間に供給装置を通す機能を有する。かかる供給装置としては、特に、油圧管、空気圧管、電気ケーブル、及び実際の機械力伝達軸が挙げられる。これらの構成アームは、ターボジェット１の軸線Ａに対して６時及び１２時の位置に、すなわち、ターボジェット１の重量によってかけられたほとんどの機械的負荷が蓄積する垂直面に位置していることが好ましい。

図３Ａ〜３Ｅは、かかる中間ケーシング１０についてのモジュールの第１の実施形態を示している。図３Ａにおいて、この第１のモジュール実施形態２０が概してＵ字型であることを理解することができる。第１のモジュール実施形態は、縦方向に延びる２つの羽根２１と、第１のモジュール実施形態の上端部において２つの羽根２１が相互接続された横方向羽根部２６と、を備えている。

横方向羽根部２６を介するモジュール２０と中間ケーシング１０との間の留め具の種類に応じて、この部分は、タービンエンジン１の二次通路ＩＩにおいて滑らかな空力壁を構成する空力プラットフォームであってもよいし、又は、モジュール２０を中間ケーシング１０に固定するフランジであってもよい。特に、横方向羽根部２６がいずれの留め具を有しないか、又は、通路ＩＩに突出しない軸線方向若しくは接線方向留め具などの適切な留め具を有する場合、横方向羽根部２６は、プラットフォームとして機能し得る。一方、横方向羽根部２６に、通路ＩＩに突出する留め具が必要な場合、特に、この留め具が半径方向留め具である場合、横方向羽根部２６はフランジとして機能し、その留め具を覆うために、横方向羽根部２６上に空力プラットフォームを載置する必要がある。かかる例を、第２の実施形態を参照することによって以下に説明する。

この実施形態において、羽根２１は、その自由端部、すなわちその下端部において必要以上の長さ２２を有し、必要以上の長さ２２は、孔２３を有し、中間ケーシング１０に固定された基部において挿入しモジュール２０を固定できるように適しており、このため、モジュール２０は、孔２３に挿入されたボルトなどの留め具要素によって接線方向に保持される。

図３Ｂは、図３Ａの変形例に関し、くまなく反転させた構成におけるＵ字型モジュール２０´の変形実施形態を示し、同様に、このモジュール２０´は、２つの羽根２１´と、１つの横方向羽根部２６´を有するが、この横方向部分は、羽根２１´の下部を相互接続する。さらに、Ｕ字型の枝部はわずかに分岐するが、図３Ａの変形例では、枝部はわずかに収束し、これらの傾斜角は、羽根２１及び２１´が、中間ケーシング１０内に実際に半径方向に延びることを保証する。

図３Ｃは、中間ケーシング１０に搭載する、モジュール２０及び２０´によって構成された完全な環状体３０を示している。そして、この環状体３０は、図３Ａの変形例２０と図３Ｂの変形例２０´との間において互い違いになる一連のモジュールを備え、このような徹底した構成は、環状体の全体的な剛性を強化するように機能する。さらに、羽根２１と２１´との間の間隔が、環状体３０の周囲すべてにおいて実質的に同一であるように、モジュール２０及び２０´は配置されている。主軸線Ａに対して６時及び１２時の位置にそれぞれ位置している、空き領域３１及び３２は、中間ケーシング１０の構成アーム１３の位置に対応している。モジュール２０及び２０´の下部横方向羽根部２６´と上部横方向羽根部２６との間にそれぞれ位置している、下部空き部分３３及び上部空き部分３４は、中間ケーシング１０の環状体３０の組立て時に、二次通路ＩＩの壁を完成するように機能する空力パネル（図示せず。）を充填することができる。

図３Ｄは、水平に配置された織込みプリフォーム４０を示し、このプリフォームは、この第１のモジュール実施形態２０を製造するのに用いられる。図３Ｅは、モジュール２０を得るために、どのように、このプリフォーム４０が成形されるかについて示している。上流から下流にかけて、すなわち、図の右側から左側にかけて、このプリフォーム４０は、第１の羽根部２１を形成する第１の縦方向部分４１と、横方向羽根部２６を形成する横方向部分４６と、モジュール２０の第２の羽根２１を形成する第２の縦方向部分４２と、を備えている。

プリフォーム４０は、三次元連動型織込みを用いて製造された炭素繊維の三次元製織シートから得られる。プリフォーム４０の表面のみが、サテン型織込みによって二次元的に（２Ｄ）織り込まれる。微細の羽根２１、及び厚い横方向羽根部２６を得るために、プリフォーム４０の横方向部分４６は、縦方向部分４１及び４２よりも多くの糸の層を有し、層の厚さ及び層の数のこのような変化を得ることを可能にする製織方法は、近年、三次元製織の分野において周知である。シートが織り込まれると、モジュールの所望の形状を得るために、シートを裁断し、成形する必要がある。これらの操作は、コンピュータ支援されている。そして、アルゴリズムは、製織によって得られるシートから裁断されるプリフォーム４０のパターンを算出するように機能する。さらに、アルゴリズムは、成形を行うのに用いられる準線曲線を算出する。

裁断されると、プリフォーム４０を、軟化させ、繊維の位置を容易に合わせるために、湿らせる。その後、プリフォーム４０は、算出された準線曲線を用いて、プリフォーム４０の所望の形状と一致する内部空間の成形モジュールに挿入される。この実施形態において、図３Ｅにおいて矢印により示されているように、成形は、本質的に、横方向部分４６に対して、縦方向部分４１及び４２を折り曲げることである。

次いで、プリフォーム４０を乾燥させて硬化させ、これによって、成形時に課される形状に固定される。その後、プリフォーム４０を、所望の完成モジュールの寸法を有した注入型に入れ、マトリックス、この例ではエポキシ樹脂を型に注入する。かかる注入は、公知の樹脂移送成形（ＲＴＭ）法を用いて行うことができる。そして、この工程の終了時に、モジュール２０は、エポキシ樹脂中に埋め込まれている炭素繊維から織り込まれたプリフォーム４０を含む複合材料から得られる。この方法は、モジュール２０を完成させるために、機械加工工程によって仕上げられる可能性がある。

図４Ａ〜４Ｆは、中間ケーシング１０のモジュールの第２の実施形態を示している。図４Ａにおいて、第２のモジュール実施形態１２０が概してオメガ形状であることを理解することができる。第２のモジュール実施形態は、２つの縦方向羽根１２１と、第２のモジュール実施形態の上端部において２つの羽根１２１が相互接続された上部横方向羽根部１２６と、それぞれ、例の羽根１２１の下端部から、他の下部から離れて横方向に延びている２つの下部横方向羽根部１２７と、を有する。

図４Ａにおいて、下部横方向羽根部１２７は、モジュール１２０が中間ケーシング１０に固定することを可能にする半径方向孔１２９を有する。そして、これらの下部横方向羽根部１２７は、二次通路ＩＩに突出する留め具要素を覆うために、空力プラットフォームをフランジ１２７上に設置することが必要な留め具フランジを構成している。

図４Ｅは、モジュール１２０´の下部横方向羽根部１２７´が、軸線方向孔１２９´を備えた留め具タブを形成する横方向の必要以上の長さ１２８´を有した、留め具の変形例を示している。そして、留め具要素は、下部横方向羽根部１２７´の下に設けられ、このため、留め具要素は、もはや二次通路ＩＩに突出せず、下部横方向面部分１２７´は、プラットフォームとして機能し得る。

同様のことは、モジュール１２０´´の下部横方向羽根部１２７´´が、接線方向孔１２９´´を備えた留め具タブを形成する横方向の必要以上の長さ１２８´´を有した、図４Ｆの第２の留め具の変形例にも該当する。

図示されていないが、上部横方向羽根部１２６が、種々の留め具選択肢、具体的には、上述した半径方向又は軸線方向型の留め具も有することに留意する必要がある。

また、図３Ｂのモジュール２０´と同様に、くまなく反転させた変形例を想定できることにも留意する必要がある。

図４Ｂは、中間ケーシングに搭載する、モジュール１２０からなる完全な環状体１３０を示している。そして、この環状体１３０は、羽根１２１間の間隔が環状体１３０の周囲すべてにおいて実質的に同一であるように配置された、一連の隣接モジュールを有する。主軸線Ａに対して６時及び１２時の位置にそれぞれ位置している、空き領域１３１及び１３２は、中間ケーシング１０の構成アーム１３の位置に対応している。環状体１３０は中間ケーシング１０内に組み立てられるが、モジュール１２０の下部横方向羽根部１２７と上部横方向羽根部１２６との間にそれぞれ位置している、内側空き部分１３３及び外側空き部分１３４は、二次通路ＩＩの壁を完成するように機能する空力パネル（図示せず。）を充填することができる。

図４Ｃは、水平に配置された三次元製織プリフォーム１４０を示し、このプリフォームは、この第２のモジュール実施形態１２０を製造するのに用いられる。図４Ｄは、モジュール１２０を得るために成形されるこのプリフォーム１４０を示している。上流から下流にかけて、すなわち、図の右側から左側にかけて、このプリフォーム１４０は、下部横方向羽根部１２７を形成する第１の横方向部分１４６と、第１の羽根１２１を形成する第１の縦方向部分１４１と、横方向羽根部１２６を形成する第２の横方向部分１４７と、第２の羽根１２１を形成する第２の縦方向部分１４２と、モジュール１２０の第２の下部横方向羽根部１２７を形成する第３の縦方向部分１４８と、を備えている。

プリフォーム１４０の製織及び成形、並びにモジュールを形成する方法は、第１の実施形態のものに類似しており、このため、これらを再度詳細に説明しない。この実施形態において、図４Ｄにおいて矢印により表わされているように、成形は、本質的に、第２の横方向部分１４７に対して、縦方向部分１４１及び１４２を折り曲げることと、第１の横方向部分１４６及び第３の横方向部分１４８を折り曲げることであり、これによって、これらは、互いから離れている。

図５Ａ〜図５Ｅは、中間ケーシング１０の第３のモジュール実施形態を示している。図５Ａにおいて、この第３のモジュール実施形態２２０が概して箱形状であることを理解することができる。第３のモジュール実施形態は、２つの縦方向羽根２２１と、第３のモジュール実施形態の上端部において２つの羽根２２１が相互接続された上部横方向羽根部２２６と、２つの下部横方向羽根部２２７ａ及び２２７ｂとを備え、第１の羽根部２２７ａは、羽根２２１の下端部間に延び、第２の羽根部は、モジュール２２０から外に、羽根１２１のうちの１つ下端部から横方向に延びている。

このモジュール２２０を固定することができる種々の方法は、上述したものに類似しており、このため、これらを再度説明も図示もしない。

また、くまなく反転させた変形例を同様かつ良好に、図３Ｂのモジュール２０´と同じ線上に想定できることにも留意する必要がある。

図５Ｂは、中間ケーシング１０に搭載する、モジュール２２０からなる完全な環状体２３０を示している。そして、この環状体２３０は、羽根２２１間の間隔が環状体２３０の周囲すべてにおいて実質的に同一であるように配置された、一連の隣接モジュール２２０を備えている。主軸線Ａに対して６時及び１２時の位置にそれぞれ位置している、空き領域２３１及び２３２は、中間ケーシング１０の構成アーム１３の位置に対応している。環状体１３０は中間ケーシング１０内に組み立てられるが、モジュール２２０の上部横方向羽根部２２６間に位置している、外側空き部分２３４は、二次通路ＩＩの壁を完成するように機能する空力パネル（図示せず。）を充填することができる。このモジュール２２０の形状が、いかなる内側空き部分も残さないという点に留意する必要がある。

図５Ｃは、水平に配置された三次元製織プリフォーム２４０を示し、このプリフォームは、この第３のモジュール実施形態２２０を製造するのに用いられる。図５Ｄは、モジュール２２０を得るために、どのように、このプリフォーム２４０が成形されるかについて示している。上流から下流にかけて、すなわち、図の右側から左側にかけて、このプリフォーム２４０は、第１の下部横方向羽根部２２７ａ、及び第２の下部横方向羽根部２２７ｂの下部層を形成する、第１の横方向部分２４６と、第１の羽根２２１を形成する第１の縦方向部分２４１と、上部横方向羽根部２２６を形成する第２の横方向部分２４７と、第２の羽根２２１を形成する第２の縦方向部分２４２と、モジュール２２０の第２の下部横方向羽根部２２７ｂの上部層を形成する、第３の横方向部分２４８と、を備えている。

このプリフォーム２４０の製織及び成形、並びにモジュールを形成する方法は、第１の実施形態のものに類似しており、このため、これらを再度詳細に説明しない。この実施形態において、図５Ｄにおいて矢印により表わされているように、成形は、本質的に、第２の横方向部分２４７に対して、縦方向部分２４１及び２４２を折り曲げることと、第３の横方向部分２４８を外側に折り曲げることと、そして、第３の横方向部分２４８に対して第１の横方向部分２４６を折り曲げることである。この重なり領域では、第１の横方向部分２４６及び第３の横方向部分２４８は、特に接着剤によって、互いに固定することができる。

図５Ｅに示されている変形例において、プリフォーム２４０´は、上述の変形例と同じ部分２４６´、２４１´、２４７´、２４２´及び２４８´を有するが、成形は、上述の変形例とは異なる。この変形例において、第３の横方向部分２４８´は内側に折り曲げられ、これによって、第１の下部横方向羽根部２２７ａ´の上部層が形成され、第１の横方向部分２４６´は、第３の横方向部分２４８´に対して折り曲げられ、これによって、第３の下部横方向羽根部２２７ａ´及び第２の下部横方向羽根部２２７ｂ´の下部層が形成される。

図６Ａ〜６Ｈは、中間ケーシング１０の第４のモジュール実施形態を示している。図６Ａにおいて、この第４のモジュール実施形態３２０は、第１の縦方向羽根３２１ａ及び第２の縦方向羽根３２１ｂと、第２の羽根３２１ｂの上端部からモジュール３２０の外側まで横方向に延びる、第１の上部横方向羽根部３２６ａと、２つの羽根３２１ａ及び３２１ｂの上端部をともに接続する第２の上部横方向羽根部３２６ｂと、羽根３２１ａ及び３２１ｂの下端部間に延びる第１の下部横方向羽根部３２７ａと、第１の羽根３２１ａの下端部からモジュール３２０の外側に横方向に延びる、第２の下部横方向羽根部３２７ｂと、を有することを理解することができる。

このモジュール３２０を固定することができる種々の方法は、上述したものに類似しており、このため、これらを再度説明も図示もしない。

また、図３Ｂのモジュール２０´に基づいてくまなく反転させた変形例を想定できることにも留意する必要がある。

図６Ｂは、中間ケーシング１０に搭載する、モジュール３２０からなる完全な環状体３３０を示している。そして、この環状体３３０は、羽根３２１ａと３２１ｂとの間の間隔が環状体２３０の周囲すべてにおいて実質的に同一であるように配置された、一連の隣接モジュール３２０を備えている。主軸線Ａに対して６時及び１２時の位置にそれぞれ位置している、空き領域３３１及び３３２は、中間ケーシング１０の構成アーム１３の位置に対応している。このモジュール３２０の形状が、いかなる内側又は外側空き部分も残さないという点に留意する必要がある。

図６Ｃは、水平に配置された三次元製織プリフォーム３４０を示し、このプリフォームは、この第４のモジュール実施形態３２０を製造するのに用いられる。図６Ｄは、モジュール３２０を得るために、どのように、このプリフォーム３４０が成形されるかについて示している。このプリフォーム３４０は、第１のシート３４０ａと第２のシート３４０ｂとを備え、これらは、ともに織り込まれ、短い連結域Ｌ及び長い非連結域Ｄを有する。

かかる非連結を得ることを可能にする製織方法は、近年、三次元製織の分野において周知である。例示を目的として、図６Ｅは、かかる連結された製織の端部を示す図である。連結域Ｌにおいて、シート３４０ａ及び３４０ｂは、縦糸のすべての層をともに接続するように、第１のシート３４０ａ及び第２のシート３４０ｂによって構成されたアセンブリの全厚さを通る共通の横糸とともに織り込まれている。非連結域Ｄにおいて、シート３４０ａ及び３４０ｂは、シート３４０ａ及び３４０ｂのそれぞれに独立した横糸を同時に用いて織り込まれ、非連結面は、第１のシート３４０ａと第２のシート３４０ｂとの間に残される。

上流から下流にかけて、すなわち、図の右側から左側にかけて、このプリフォーム３４０は、第１の上部横方向羽根部３２６ａを形成する、第１の横方向部分３４６を備えた連結域Ｌ、そして、第１のシート３４０ａが、第２の上部横方向羽根部３２６ｂが形成される第２の横方向部分３４７を形成する、非連結域と、第１の羽根３２１ａを形成する第１の縦方向部分３４１と、第２の下部横方向羽根部３２７ｂの上部層を形成する、第３の横方向部分３４８と、を備えているが、第２のシート３４０ｂは、第２の羽根２２１ｂを形成する第２の縦方向部分３４２と、第１の下部横方向面部分３２７ａ、及び第２の下部横方向羽根部３２７ｂの下部層を形成する、第４の横方向部分３４９と、を備えている。

上に説明したように、非連結域を利用すること以外に、このプリフォーム３４０の製織及び成形、並びにモジュールを形成する方法は、第１の実施形態のものに類似しており、このため、これらを再度詳細に説明しない。この実施形態において、図６Ｄにおいて矢印により表わされているように、成形は、本質的に、第１の横方向部分３４６及び第２の横方向部分３４７に対して、それぞれのシート３４０ａ及び３４０ｂの縦方向部分３４１及び３４２を折り曲げることと、第３の横方向部分３４８を外側に折り曲げることと、そして、第３の横方向部分３４８に対して第４の横方向部分３４９を折り曲げることである。

また、この実施形態においても、図５Ｅのものに類似する変形例が可能であり、この変形例は図６Ｆに示され、第３の横方向部分３４８´は内側に折り曲げられ、第４の横方向部分３４９´は、第３の横方向部分３４８´に対して折り曲げられる。

図６Ｇ及び６Ｈに示されている更に別の変形例において、モジュール３２０´´の下部横方向羽根部３２７ａ´´及び３２７ｂ´´は、重ならないが、一方が他方のそばにぴったり合うように延びている。そして、プリフォーム３４０´´の成形時に、第４の横方向部分３４９´は、第３の横方向部分３４８´´の方に折り曲げられ、第３の横方向部分３４８´´に重ならずに隣接している。

本説明において上述された実施形態は、非限定例によって示されており、本説明に照らして、当業者であれば、本発明の範囲内に入るように、これらの実施形態を容易に変更することができるか、又は、他のものを想定することができる。

さらに、これらの実施形態の種々の特徴は、単独で又は組み合わせて用いることができる。これらの特徴を組み合わせる場合、上述したように、これらの特徴は組み合わせることができ、又は、さらに、本発明は、本明細書に記載されている特定の組合せに限定されない。具体的には、特に断りのない限り、いずれかの一実施形態を参照することによって説明されているいずれの特徴も、類似する方法により、他の実施形態に適用することができる。

Claims (9)

1. ２つの同心通路を画定する外側ケーシング及び内側ケーシングを共に接続するタービンエンジンの中間ケーシングの羽根モジュール用の繊維プリフォームであって、該繊維プリフォームは、三次元製織によって得られ、前記繊維プリフォームは、
   対向する第１の端部及び第２の端部を有し、第１の羽根（２１）を形成するのに適した、第１の縦方向部分（４１）と、
   対向する第１の端部及び第２の端部を有し、第２の羽根（２１）を形成するのに適した、第２の縦方向部分（４２）と、
   前記第１の縦方向部分（４１）及び第２の縦方向部分（４２）がこれらの第１の端部によってともに接続され、フランジ又はプラットフォームなどの第１の横方向羽根部（２６）を形成するのに適した、第１の横方向部分（４６）とを備える、繊維プリフォームにおいて、
   前記繊維プリフォームは、
   第１のシート（３４０ａ）及び第２のシート（３４０ｂ）であって、前記第１のシート（３４０ａ）及び前記第２のシート（３４０ｂ）は、ともに織り込まれ、かつ、前記第１のシート（３４０ａ）及び前記第２のシート（３４０ｂ）は、
   前記第１のシート（３４０ａ）が、第１の横方向部分（３４７）及び第１の縦方向部分（３４１）を形成し、前記第２のシート（３４０ｂ）が、第２の縦方向部分（３４２）を形成する、非連結域（Ｄ）と、
   横方向羽根部（３２６ａ）を形成するのに適したさらなる横方向部分（３４６）を形成する連結域（Ｌ）とを備える、前記第１のシート及び前記第２のシートを備えることを特徴とする、繊維プリフォーム。
2. 第１の縦方向部分（１４１）の第２の端部から横方向に延び、第２の横方向羽根部（１２７）を形成するのに適した、第２の横方向部分（１４６）と、
   第２の縦方向部分（１４２）の第２の端部から横方向に延び、第３の横方向羽根部（１２７）を形成するのに適した、第３の横方向部分（１４８）と、を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載のプリフォーム。
3. 前記第２の横方向部分（１４６）が、前記第２の縦方向部分（１４２）から離れて延びるのに適し、前記第３の横方向部分（１４８）が、前記第１の縦方向部分（１４１）から離れて延びるのに適していることを特徴とする、請求項２に記載のプリフォーム。
4. 第２の横方向部分（２４６）が、第２の縦方向部分（２４２）の方へ延びるのに適し、第３の横方向部分（２４８）が、第１の縦方向部分（２４１）から離れて延びるのに適していることを特徴とする、請求項２に記載のプリフォーム。
5. 第２の横方向部分（２４６´）が、第２の縦方向部分（２４２´）の方へ延びるのに適し、第３の横方向部分（２４８´）が、第１の縦方向部分（２４１´）の方へ延びるのに適していることを特徴とする、請求項２に記載のプリフォーム。
6. 前記第２の横方向部分（２４６）及び第３の横方向部分（２４８）が、少なくとも一部において重なることを特徴とする、請求項４又は５に記載のプリフォーム。
7. ２つの同心通路を画定する外側ケーシング及び内側ケーシングを共に接続するタービンエンジンの中間ケーシングを製造するためのモジュールであり、該モジュール（２０）が、２つの縦方向羽根（２１）と、フランジ又はプラットフォームなどの横方向羽根部（２６）と、を有し、これらの羽根の端部のうちの１つにおいて前記２つの羽根（２１）を相互接続する、前記モジュールにおいて、
   前記モジュール（２０）が、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の繊維プリフォーム（４０）から、複合材料によって製造された単一部品であり、前記プリフォーム（４０）が型内で成形され、マトリックス中に埋め込まれることを特徴とする、前記モジュール。
8. タービンエンジンの中間ケーシングであって、該中間ケーシングに、内側ハブ（１１）と外側シュラウド（１２）との間に角度をなして配置された、請求項７に記載の複数のモジュール（２０）が含まれることを特徴とする、前記中間ケーシング。
9. 請求項８に記載の中間ケーシング（１０）を含むことを特徴とする、タービンエンジン。

Images