本技术涉及飞行器涡轮机，特别是涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机。本技术涉及一种用于复合材料涡轮机轮叶的增强件、一种具有这种增强件的复合材料轮叶以及一种用于制造这种增强件和这种复合材料轮叶的方法。
背景技术：
1、飞行器通常包括至少一个涡轮机以提供推进。
2、涡轮机包括至少一个风扇或螺旋桨、至少一个压缩机、燃烧室、至少一个涡轮以及排气喷嘴。例如，涡轮机可以包括低压压缩机、高压压缩机、高压涡轮以及低压涡轮。高压涡轮经由高压轴使高压压缩机旋转，低压涡轮经由低压轴使低压压缩机旋转。低压涡轮还可以直接经由低压轴或经由被布置在低压涡轮和风扇之间的减速装置使风扇旋转，减速装置由低压轴进行旋转。
3、风扇包括毂部和被固定到毂部的轮叶，风扇轮叶可围绕涡轮机的纵向轴线旋转。次级流整流器可以被布置在风扇的下游。整流器包括位于风扇轮叶下游的整流器轮叶，整流器轮叶是固定的，即相对于风扇轮叶的纵向旋转轴线在旋转方面是固定的。
4、在管道式涡轮机或涡轮喷气发动机中，风扇容纳在位于涡轮机的其余部分上游的风扇壳体中。
5、在无管道式涡轮机或涡轮螺旋桨发动机(或无管道式风扇或开式转子)中，风扇是被布置在短舱外部的、在围绕涡轮机的气流中的无管道式螺旋桨。无管道式涡轮机可以包括两个无管道式且反向旋转的风扇或螺旋桨(被称为“无管道式风扇(unducted fan，udf)”)，或者替代地包括无管道式单个风扇和包括多个整流器轮叶的整流器(被称为“无管道式单个风扇(unducted single fan，usf)。风扇可以被布置在气体发生器的后部以使风扇是推动型的，或者被布置在气体发生器的前部以使风扇是牵拉型的。无管道式涡轮机使得能够非常显著地增加涵道比，而不受旨在围绕风扇叶片的壳体或短舱的质量的影响。
6、涡轮机可以是双流涡轮机，在双流涡轮机中，由风扇吸入的空气量被分成穿过至少一个压缩机、燃烧室和至少一个涡轮的主流以及与主流同轴的次级流。涡轮机的涵道比对应于主流流量与次级流流量之比。对涵道比进行增加改进了涡轮机的性能并且降低了涡轮机的燃料消耗率。这导致在等发动机推力下轮叶(特别是风扇轮叶和相关的定子轮叶)的直径增加。这种尺寸的增加对于无管道式涡轮机而言甚至更重要，在无管道式涡轮机中，轮叶更大并且转速更低。对轮叶的尺寸进行增加导致轮叶(特别是定子轮叶)的质量增加，这对涡轮机的性能是有害的。
7、为了减小轮叶的质量，轮叶可以用有机基体复合材料设计，该有机基体复合材料包括嵌入有机基体中的纤维增强件。此外，有机基体可以是部分中空的，从而仅增强结构部分。
8、如图1所示，从现有技术已知的是管道式涡轮机的整流器轮叶100在内平台与外平台之间径向延伸，轮叶100通过该内平台被固定到涡轮机的内壳体，轮叶100通过该外平台被固定到涡轮机的外壳体。每个轮叶100包括由复合材料制成的叶片主体，该复合材料由具有三维编织物并且由基体致密化的纤维增强件组成。纤维增强件具有包括两个部段200的端部部分，这两个部段彼此断开直至纤维增强件的自由端部。叶片100还包括呈附加插入件300形式的间隙填充件或粗纱子部件，该附加插入件使得能够填充纤维增强件的部段200之间的接合部处的自由空间。插入件300特别地可以由成形编织物制造。文献fr 3063 514a1描述了这种整流器轮叶，该轮叶还包括具有π形截面的附加插入件。因此，轮叶可以由固体复合材料而不是诸如钛的金属材料制造，并且轮叶的质量的增加会减少。
9、然而，插入件不满足复合材料轮叶(特别是次级流整流器的三维(3d)编织有机基体复合材料轮叶)的新几何形状和结构约束。实际上，附加插入件的目标几何形状的变化(该变化必须具有非常显著的厚度变化)使得该附加插入件使用已知技术制造(例如由成形编织物制造)是不可行的。
10、此外，在无管道式涡轮机中，将轮叶(特别是定子轮叶)仅通过轮叶的位于轮叶根部处的内径向端部而固定到涡轮机的壳体具有将所有力传递到轮叶根部区域中的结果，这导致轮叶根部的复合材料部分中的高水平的应力。已知的附加插入件不能使得轮叶根部区域充分地局部增强，并且因此不能充分地限制在拉伸、压缩和弯曲偏压下纤维增强件的断开部段处的开口和应力。此外，由编织物制造的已知插入件具有太低的刚性，并且因此不能使得轮叶的整体刚度充分地增加，这导致屈曲的风险增加和整流器的频率布置的劣化。
技术实现思路
1、本技术的目的是提出一种用于复合材料涡轮机轮叶的增强件，该增强件使得能够减小在轮叶的结构区域处施加在轮叶上的应力，并且使得能够限制轮叶的质量的增加。
2、本技术的另一目的是提出一种用于复合材料涡轮机轮叶的增强件，该增强件具有复杂几何形状和令人满意的机械阻力性能。
3、本技术的另一目的是提出一种用于制造这种增强件的方法，该方法易于实施并且使得能够快速生产具有复杂几何形状的增强件。
4、为此，根据第一方面，提供了一种用于涡轮机的轮叶的增强件，轮叶包括由复合材料制成的第一外壳层和第二外壳层，第一外壳层和第二外壳层在轮叶的外端部处彼此连接，第一壳层包括第一内端部部分，第二壳层包括第二内端部部分，第一内端部部分和第二内端部部分彼此间隔开，以在第一内端部部分和第二内端部部分之间界定轮叶的内空腔，该内空腔通向在轮叶的内端部处的开口，内端部与外端部径向相对，其中，增强件适于被布置在内空腔中以封闭开口，并且其中，增强件适于被布置在内空腔中以封闭开口，并且其中，增强件包括至少一根纤维的切割件和增粘剂的混合物，切割件具有大于或等于1mm的长度，增粘剂包括溶解在溶剂中的环氧树脂。
5、根据第一方面的增强件的一些优选但非限制性的特征是被单独采用或以任何技术上可能的组合采用的以下特征：
6、-切割件从包括碳纤维的预浸料带来获得，优选地，预浸料带是再生的；
7、-增粘剂包括质量占20％至85％之间的环氧树脂，优选地包括质量占约25％的环氧树脂；
8、-环氧树脂是pr520树脂，并且溶剂是丙酮；
9、-混合物包括质量占65％至85％之间的增粘剂和质量占15％至35％之间的切割纤维，优选地包括质量占约75％的增粘剂和质量占约25％的切割纤维；
10、-切割件具有介于1mm至15mm之间，例如介于3mm至6mm之间的长度。
11、根据第二方面，本技术涉及一种涡轮机的轮叶，该轮叶包括由复合材料制成的第一外壳层和第二外壳层，第一外壳层和第二外壳层在轮叶的外端部处彼此连接，第一壳层包括第一内端部部分，第二壳层包括第二内端部部分，第一内端部部分和第二内端部部分彼此间隔开，以在第一内端部部分和第二内端部部分之间界定轮叶的内空腔，该内空腔通向在轮叶的内端部处的开口，内端部与外端部径向相对，轮叶还包括根据第一方面的增强件，增强件具有与内空腔在开口处的尺寸大体上对应的尺寸，增强件被布置在内空腔中，以封闭开口。
12、可选地，轮叶还可以包括填充材料，该填充材料被布置在内空腔中且径向地位于增强件与轮叶的外端部之间。
13、根据第三方面，本技术涉及一种无管道式涡轮机，该无管道式涡轮机包括：
14、-壳体；
15、-风扇，该风扇具有风扇的毂部和风扇的与风扇的毂部成一体的外周叶片，该风扇的毂部具有毂部的下游部分，该下游部分被壳体的上游部分的内表面围绕并且从壳体的上游部分突出，风扇的毂部能够相对于壳体的上游部分围绕纵向轴线旋转地安装；以及
16、-至少一个根据第二方面的整流器轮叶，所述轮叶相对于风扇的外周叶片位于下游，所述轮叶在轮叶的内端部处安装在壳体的上游部分的外表面上，增强件被布置在轮叶的内端部处。
17、根据第四方面，本技术涉及一种用于制造用于涡轮机的轮叶的根据第一方面的增强件的方法，该方法包括以下步骤：
18、e1：对至少一根纤维进行切割以获得长度大于或等于1mm的切割件；
19、e2：通过将环氧树脂溶解在溶剂中来制备增粘剂；
20、e3：将切割件和增粘剂混合；
21、e4：将混合物压实；以及
22、e5：对压实的混合物进行干燥以使溶剂蒸发。
23、根据第五方面，本技术涉及一种用于制造涡轮机的根据第二方面的轮叶的方法，该方法包括以下步骤：
24、制造复合材料轮叶的复合材料预制件，所述预制件包括由复合材料制成的第一外壳层和第二外壳层，第一外壳层和第二外壳层在轮叶的外端部处彼此连接，第一壳层包括第一内端部部分，第二壳层包括第二内端部部分，第一内端部部分和第二内端部部分彼此间隔开，以在第一内端部部分和第二内端部部分之间界定轮叶的内空腔，该内空腔通向在轮叶的内端部处的开口，内端部与外端部径向相对；
25、通过根据第四方面的方法来制造增强件，增强件具有与内空腔在开口处的尺寸大体上相同的尺寸；
26、将增强件布置在轮叶的预制件的内空腔中，以封闭开口；以及
27、将树脂注射到包括轮叶的预制件和增强件的组件中。
1.一种用于涡轮机(100)的轮叶(1)的增强件(6)，所述轮叶(1)包括由复合材料制成的第一外壳层(2)和第二外壳层(3)，所述第一外壳层和所述第二外壳层在所述轮叶(1)的外端部(12)处彼此连接，所述第一壳层(2)包括第一内端部部分(21)，所述第二壳层(3)包括第二内端部部分(31)，所述第一内端部部分(21)和所述第二内端部部分(31)彼此间隔开，以在所述第一内端部部分和所述第二内端部部分之间界定所述轮叶(1)的内空腔(4)，所述内空腔通向在所述轮叶(1)的内端部(11)处的开口(5)，所述内端部(11)与所述外端部(12)径向相对，其中，所述增强件(6)适于被布置在所述内空腔(4)中以封闭所述开口(5)，并且其中，所述增强件(6)包括至少一根纤维的切割件和增粘剂的混合物，所述切割件具有介于1mm至15mm之间的长度，所述增粘剂包括溶解在溶剂中的环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的增强件(6)，其中，所述切割件从包括碳纤维的预浸料带来获得，优选地，其中，所述预浸料带是再生的。
3.根据权利要求1或2所述的增强件(6)，其中，所述增粘剂包括质量占20％至85％之间的环氧树脂，优选地包括质量占约25％的环氧树脂，其中，所述环氧树脂优选地是pr520树脂，并且所述溶剂优选地是丙酮。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的增强件(6)，其中，所述混合物包括质量占65％至85％之间的增粘剂和质量占15％至35％之间的切割纤维，优选地包括质量占约75％的增粘剂和质量占约25％的切割纤维。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的增强件(6)，其中，所述切割件具有介于3mm至6mm之间的长度。
6.一种涡轮机(100)的轮叶(1)，所述轮叶包括由复合材料制成的第一外壳层(2)和第二外壳层(3)，所述第一外壳层和所述第二外壳层在所述轮叶(1)的外端部(12)处彼此连接，所述第一壳层(2)包括第一内端部部分(21)，所述第二壳层(3)包括第二内端部部分(31)，所述第一内端部部分(21)和所述第二内端部部分(31)彼此间隔开，以在所述第一内端部部分和所述第二内端部部分之间界定所述轮叶(1)的内空腔(4)，所述内空腔通向在所述轮叶(1)的内端部(11)处的开口(5)，所述内端部(11)与所述外端部(12)径向相对，所述轮叶(1)还包括根据权利要求1或2所述的增强件(6)，其中，所述增强件(6)具有与所述内空腔(4)在所述开口(5)处的尺寸大体上对应的尺寸，所述增强件(6)被布置在所述内空腔(4)中，以封闭所述开口(5)。
7.根据权利要求6所述的轮叶(1)，所述轮叶(1)还包括填充材料(41)，所述填充材料被布置在所述内空腔(4)中且径向地位于所述增强件(6)与所述轮叶(1)的所述外端部(12)之间。
8.一种无管道式涡轮机(100)，所述无管道式涡轮机包括：
9.一种用于制造用于涡轮机(100)的轮叶(1)的根据权利要求1至5中任一项所述的增强件的方法，所述方法包括以下步骤：
10.一种用于制造涡轮机(100)的根据权利要求6或7所述的轮叶(1)的方法，所述方法包括以下步骤：
