BR102019007769A2 - método de fabricação de uma longarina e de um aerofólio, longarina, e, aerofólio - Google Patents

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Abstract

método de fabricação de uma longarina e de um aerofólio, longarina, e, aerofólio. um método de fabricação de uma longarina (10) para uma pá de hélice (100) compreende formar um núcleo interno oco (24) de um material compósito e, em seguida, trançar fibras de carbono em torno do núcleo interno (24) para formar uma estrutura de longarina externa (30). o núcleo interno oco (24) pode ser formado usando uma bexiga inflável (28) e um molde (26) definindo uma forma externa da longarina (10). esta construção evita a necessidade de um núcleo de espuma ser fornecido dentro da longarina (10).

Description

MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UMA LONGARINA E DE UM AEROFÓLIO, LONGARINA, E, AEROFÓLIO
CAMPO TÉCNICO [001] A presente divulgação se refere a um método de fabricação de uma longarina para uma pá de hélice.
FUNDAMENTOS [002] As pás de hélice modernas incluem tipicamente uma raiz metálica que se estende em um braço de cubo de um cubo de um sistema de hélice e que é presa e rotativa em relação ao braço de cubo através de um conjunto de retenção.
[003] As pás são formadas tipicamente montando formas de borda dianteira e traseira a uma longarina de carbono-espuma, que são então embaladas por uma peúga de Kevlar® e seladas usando molde da transferência de resina. Tais pás são leves e eficazes para as finalidades pretendidas.
[004] A longarina de carbono-espuma é tipicamente formada de fibras de carbono trançadas em torno de um mandril de espuma de poliuretano. Para formar a longarina, uma raiz de pé metálica (às vezes referida como uma tulipa na indústria) é conectada a um núcleo de espuma de poliuretano, de modo que preencha uma cavidade da raiz de pá. Às vezes o adesivo pode também ser fornecido entre o núcleo de espuma de poliuretano e a raiz de pá para assegurar a boa adesão.
[005] Uma vez conectado à raiz de pá, o núcleo de espuma pode ser usado como um mandril de trança. Uma camada estrutural é formada por trança de fibras de carbono sobre o núcleo de espuma e a raiz de pá, o que garante boa fixação da longarina à raiz de pá. Técnicas exemplificativas para a fabricação de tais longarinas são discutidas em US 2014/133995 e US 9488056.
[006] Enquanto as espumas de poliuretano são baratas, suas
Petição 870190036544, de 16/04/2019, pág. 32/56 / 17 características mecânicas são pobres. Em particular, o processo de injeção utilizado para a formação de tais espumas não é consistentemente reproduzível, o que resulta em densidade e variações de centro de gravidade. Além disso, o ciclismo térmico que ocorre durante a fabricação da pá pode tensionar ou danificar a longarina devido às diferenças nos coeficientes de expansão térmica entre o núcleo de espuma e a camada de carbono.
[007] As espumas com melhores características existem, mas são muito caras e introduzem complexidade adicional ao processo de fabricação. Existe, portanto, uma necessidade de uma técnica melhorada para fabricar tais longarinas.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [008] Vista de um primeiro aspecto, a presente divulgação fornece um método de fabricação de uma longarina para um aerofólio, compreendendo: formar uma estrutura de longarina interna compreendendo um corpo rígido formado em torno de pelo menos uma bexiga inflável ou um núcleo removível e montado em uma raiz de aerofólio, o corpo rígido sendo formado de um material compósito; e formar uma estrutura de longarina externa sobre a estrutura de longarina interna, a estrutura de longarina externa sendo formada de um material compósito.
[009] Formar a estrutura de longarina interna pode compreender aplicar uma pluralidade de fibras em torno da pelo menos uma bexiga inflável ou núcleo removível. As fibras podem compreender qualquer fibra adequada para a formação de estruturas compósitas. As fibras podem compreender uma ou mais fibras de vidro, fibras de carbono e aramida (por exemplo, paraaramida, como Kevlar®). As fibras podem, adicionalmente ou alternativamente, incluir fibras de base vegetal, como uma ou mais fibras de linho, fibras de cânhamo e fibras de bambu. As folhas de tecido podem compreender folhas compósitas de tecido prepreg ou podem ser folhas de tecido secas. O corpo rígido pode ser formado usando um molde definindo
Petição 870190036544, de 16/04/2019, pág. 33/56 / 17 uma forma da longarina. A folha compósita de prepreg pode pelo menos ser curada parcialmente dentro do molde.
[0010] O corpo rígido só pode ser parcialmente curado ao formar a estrutura de longarina externa.
[0011] O material compósito pode compreender um material de polímero reforçado com fibra. Um material de matriz do material compósito formando o corpo rígido pode ser um polímero termoendurecível ou um polímero termoplástico.
[0012] A longarina interna pode compreender uma carcaça de longarina interna em torno de pelo menos parte da raiz de aerofólio e pelo menos parte do núcleo rígido. A carcaça de longarina interna pode ser formada de um material compósito. O material compósito pode compreender um material de polímero reforçado com fibra. Um adesivo pode ser aplicado entre a carcaça de longarina interna e a raiz de aerofólio.
[0013] Formar a estrutura de longarina externa pode compreender aplicar uma pluralidade de fibras em torno da estrutura de longarina externa. As fibras podem compreender qualquer fibra adequada para a formação de estruturas compósitas. As fibras podem compreender uma ou mais fibras de vidro, fibras de carbono e aramida (por exemplo, para-aramida, como Kevlar®). As fibras podem, adicionalmente ou alternativamente, incluir fibras de base vegetal, como uma ou mais fibras de linho, fibras de cânhamo e fibras de bambu. As fibras podem ser aplicadas através da trança da pluralidade de fibras em torno da estrutura de longarina interna. As fibras podem ser aplicadas como uma ou mais camadas trançadas. As fibras podem ser trançadas em torno do corpo rígido e da raiz de aerofólio. Uma camada de adesivo pode ser aplicada sobre a estrutura de longarina interna antes da trança.
[0014] As fibras podem ser revestidas com um material de matriz de polímero, ou a formação da estrutura de longarina externa pode compreender
Petição 870190036544, de 16/04/2019, pág. 34/56 / 17 umedecer as fibras com um material de matriz de polímero. O material de matriz de polímero pode compreender a resina epóxi.
[0015] A pelo menos uma bexiga inflável pode ser um núcleo removível. A bexiga inflável pode ser formada de um material elastomérico. Formar a estrutura de longarina interna pode compreender inflar a bexiga inflável, que pode fornecer a compactação e/ou drenagem de porosidade. Formar a estrutura de longarina interna pode compreender aplicar um vácuo para proporcionar a drenagem de porosidade.
[0016] O núcleo removível pode ser formado de um material quimicamente destrutível. O material quimicamente destrutível pode ser material destrutível dissolvendo-se ou por outra ação química. O material quimicamente descritível pode ser destrutível sem causar danos estruturais, pelo menos, à estrutura de longarina interna.
[0017] A raiz de aerofólio pode compreender um orifício para permitir a remoção do núcleo removível do corpo rígido.
[0018] Formar a estrutura de longarina interna pode compreender aplicar reforço ao corpo rígido.
[0019] O reforço pode compreender o espessamento local de uma região do corpo rígido. O espessamento local pode compreender folhas adicionais de material de fibra.
[0020] O reforço pode compreender a formação de um ou mais membros de reforço internos ao corpo rígido.
[0021] Os membros de reforço podem compreender um ou mais membros alongados. O membro alongado pode estender pelo menos parcialmente em uma direção axial da longarina. O membro alongado pode ter uma seção transversal em forma de C ou uma seção em forma de H. Os membros de reforço podem compor um ou mais membros de suporte que se estendem pelo menos parcialmente em uma direção na direção da corda ou na direção da espessura.
Petição 870190036544, de 16/04/2019, pág. 35/56 / 17 [0022] Os membros de reforço podem ser formados a partir do mesmo material compósito que o corpo rígido. Os membros de reforço podem ser formados integralmente com o corpo rígido.
[0023] A estrutura de longarina interna pode compor uma construção de sanduíche. A formação da estrutura de longarina interna pode compreender aplicar uma primeira camada de fibras, aplicar um núcleo estrutural fora da primeira camada de fibras, e aplicar uma segunda camada de fibras fora do núcleo estrutural. O núcleo estrutural pode compreender um núcleo do favo de mel. O núcleo estrutural pode compreender madeira de balsa ou um material de espuma.
[0024] O núcleo removível pode ser configurado para permitir a remoção do núcleo removível sem danificar os membros de suporte. A pelo menos uma bexiga inflável ou o núcleo removível podem compreender uma primeira porção que se estende axialmente em um primeiro lado de pelo menos um membro do reforço e uma segunda porção que se estende em um segundo lado de pelo menos um membro de reforço. A primeira e a segunda porções da pelo menos uma bexiga inflável ou o núcleo removível podem ser configurados para acoplar um com o outro em torno de pelo menos um membro de reforço. A primeira porção e a segunda porção da pelo menos uma bexiga inflável ou o núcleo removível podem ser porções removíveis separadas do núcleo. Cada uma da primeira porção e da segunda porção podem ser uma bexiga separada.
[0025] O método pode compreender remover pelo menos uma bexiga inflável ou o núcleo removível.
[0026] Um método de fabricação de um aerofólio pode compreender: fabricar uma longarina como descrito acima; fixar uma ou mais formas de aerofólio à longarina; e formar uma superfície de aerofólio de um material compósito em torno da longarina e uma ou mais formas de aerofólio.
[0027] As formas de aerofólio podem definir uma forma de superfície
Petição 870190036544, de 16/04/2019, pág. 36/56 / 17 externa do aerofólio. As formas de aerofólio podem compreender um ou ambos de uma forma de borda dianteira e uma forma de borda traseira. As formas de aerofólio podem ser formadas de espuma polimérica.
[0028] O material compósito pode compreender um material de polímero reforçado com fibra. As fibras podem compreender qualquer fibra adequada para a formação de estruturas compósitas. As fibras podem compreender uma ou mais fibras de vidro, fibras de carbono e fibras de paraaramida (por exemplo, Kevlar®). As fibras podem, adicionalmente ou alternativamente, incluir fibras de base vegetal, como uma ou mais fibras de linho, fibras de cânhamo e fibras de bambu. O polímero pode compreender uma resina epóxi. O material compósito pode ser formado por resina de transferência de moldagem.
[0029] A formação da superfície de aerofólio pode compreender curar o material compósito da superfície de aerofólio. Formar a superfície de aerofólio pode compreender curar o material compósito de um ou ambos da estrutura de longarina externa e do corpo rígido.
[0030] O aerofólio pode ser para uma pá de hélice.
[0031] Vista de um segundo aspecto, a presente divulgação fornece uma longarina para um aerofólio, compreendendo: uma estrutura de longarina interna com um corpo rígido montado em uma raiz de aerofólio, o corpo rígido sendo formado de um material compósito, e o corpo rígido definindo uma cavidade interna oca ou uma cavidade interna preenchida por pelo menos uma bexiga inflável ou um núcleo removível; e uma estrutura de longarina externa formada sobre a estrutura de longarina externa, a estrutura de longarina externa sendo formada de um material compósito.
[0032] O material compósito do corpo rígido pode compreender um material de polímero reforçado com fibra. As fibras podem ter sido formadas como folhas de tecido. As fibras podem comprender uma ou ambas as fibras de vidro e as fibras de carbono. O material de polímero pode compreender
Petição 870190036544, de 16/04/2019, pág. 37/56 / 17 uma resina epóxi.
[0033] O material compósito da estrutura externa de longarina pode compreender material de polímero reforçado com fibra. As fibras podem ter sido aplicadas através da trança de ma pluralidade de fibras em torno da estrutura de longarina interna. As fibras podem compreender qualquer fibra adequada para a formação de estruturas compósitas. As fibras podem compreender uma ou mais fibras de vidro, fibras de carbono e aramida (por exemplo, para-aramida, como Kevlar®). As fibras podem, adicionalmente ou alternativamente, incluir fibras de base vegetal, como uma ou mais fibras de linho, fibras de cânhamo e fibras de bambu. O material de matriz de polímero pode compreender a resina epóxi.
[0034] A pelo menos uma bexiga inflável pode ser um núcleo removível. A bexiga inflável pode ser formada de um material elastomérico.
[0035] O núcleo removível pode ser formado de um material quimicamente destrutível.
[0036] A raiz de pá pode compreender um orifício para permitir a remoção do núcleo removível da cavidade do corpo rígido.
[0037] A estrutura de longarina interna pode compreender um ou mais membros de reforço. Os membros de reforço podem ser internos ao corpo rígido. Os membros de reforço podem ser integrais com o corpo rígido. Os membros de reforço podem ser formados a partir do mesmo material compósito que o corpo rígido.
[0038] A estrutura de longarina interna pode compor uma construção de sanduíche. A estrutura de longarina interna pode compreender uma primeira camada de material de polímero reforçado com fibra, um núcleo estrutural fora da primeira camada, e aplicar uma segunda camada de material de polímero reforçado com fibra fora do núcleo estrutural. O núcleo estrutural pode compreender um núcleo do favo de mel.
[0039] A pelo menos uma bexiga inflável ou o núcleo removível pode
Petição 870190036544, de 16/04/2019, pág. 38/56 / 17 ser removível sem danificar os membros de reforço. A pelo menos uma bexiga inflável ou o núcleo removível podem compreender uma primeira porção que se estende axialmente em um primeiro lado de um membro do reforço e uma segunda porção que se estende em um segundo lado de um membro de reforço. A primeira e a segunda porções da pelo menos uma bexiga inflável ou o núcleo removível podem engatar uma com a outra em torno do membro de reforço.
[0040] Um aerofólio pode compreender uma longarina como descrito acima, onde o corpo rígido compreende uma cavidade interna oca; uma ou mais formas de aerofólio montadas na longarina; e uma superfície de aerofólio formada de um material compósito que circunda a longarina e as formas de aerofólio.
[0041] As formas de aerofólio podem definir uma forma de superfície externa do aerofólio. As formas de aerofólio podem compreender um ou ambos de uma forma de borda dianteira e uma forma de borda traseira. As formas de aerofólio podem ser formadas de espuma polimérica.
[0042] O material compósito pode compreender um material de polímero reforçado com fibra. A fibra pode compreender Kevlar®. O polímero pode compreender uma resina epóxi. O material compósito pode ser formado por resina de transferência de moldagem.
[0043] O aerofólio pode ser para uma pá de hélice.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0044] Determinadas modalidades da presente divulgação serão agora discutidas em mais detalhes apenas a título de exemplo e com referência aos desenhos que seguem nos quais:
A Figura 1 mostra uma estrutura de longarina interna que compreende uma raiz de pá e um corpo compósito oco;
A Figura 2 é uma vista transversal que mostra a fabricação da estrutura de longarina interna;
Petição 870190036544, de 16/04/2019, pág. 39/56 / 17
A Figura 3 é uma vista transversal que mostra o reforço da parede da estrutura de longarina interna;
A Figura 4 é uma vista transversal que mostra o reforço interno da estrutura de longarina interna;
A Figura 5 mostra uma estrutura de longarina externa formada em torno da estrutura de longarina interna;
A Figura 6 é uma vista de corte que mostra a construção em camadas da estrutura de longarina; e
A Figura 7 é uma seção transversal através de uma pá que compreende as formas de borda dianteira e traseira montadas na estrutura de longarina.
DESCRIÇÃO DETALHADA [0045] A seguinte modalidade procura evitar a necessidade de um núcleo de espuma a ser fornecido dentro de uma longarina 10 usada em uma pá de hélice 100, ou aerofólio similar. A longarina 10 é construída em vez de um núcleo oco interno 20, por exemplo formado de um material compósito moldado, com uma estrutura de longarina externa 30 formada em torno do núcleo interno 20. Um método de fabricação da longarina 10 é definido abaixo.
[0046] Para evitar o uso de um mandril de espuma, pode ser construída uma estrutura de longarina interna 20 que pode ser suficientemente rígida para suportar as cargas de fabricação da formação da longarina 10 (por exemplo, pressão da trança, pressão de injeção de moldagem por transferência de resina, etc.). A estrutura de longarina interna 20 pode atuar como um núcleo ou mandril para a construção da estrutura de longarina externa 30. Enquanto a estrutura de longarina interna 20 pode fornecer alguma força estrutural, a maioria da resistência estrutural da longarina 10 será tipicamente fornecida pela estrutura de longarina externa 30.
[0047] A estrutura de longarina interna 20 está ilustrada na Figura 1.
Petição 870190036544, de 16/04/2019, pág. 40/56 / 17
A estrutura de longarina interna 20 pode compreender uma raiz de pá 22 e um núcleo de longarina 24.
[0048] A raiz de pá 22 pode ser do tipo referida como uma tulipa na indústria. Por exemplo, a raiz de pá 22 pode ser moldada para ser recebida por um cubo de hélice em uma extremidade e pode compreender uma cavidade para receber o núcleo de longarina 24 em sua outra extremidade. A cavidade pode ser aproximadamente em forma de copo.
[0049] Com referência à Figura 2, o núcleo de longarina 24 pode ser formado usando um molde 26 para definir a forma desejada do núcleo de longarina 24. A forma do núcleo de longarina 24 pode definir substancialmente a forma da longarina 10. O núcleo de longarina 24 pode ser formado de forma adequada e pode, por exemplo, ser formado de um material compósito, como um material de polímero reforçado com fibra.
[0050] Em um exemplo, o núcleo de longarina 24 pode ser formado colocando em camadas folhas de prepreg em um molde 26 e inflando uma bexiga inflável 28 dentro do molde 26 para formas as folhas de prepreg na forma desejada. O núcleo de longarina 24 pode compreender uma única camada de folhas de tecido, ou camadas múltiplas de folhas de tecido. Regulando a pressão dentro da bexiga inflável 28, a compressão pode ser aplicada às folhas de prepreg para confortá-las ao molde 26. Inflar a bexiga 28 pode proporcionar compactação e/ou drenagem de porosidade. A inflação da bexiga 28 pode ser combinada com a sucção aplicada em torno do molde 26 para ajudar a drenagem da porosidade.
[0051] Em outro exemplo, as folhas de fibra seca podem ser colocadas no molde 26, de um modo semelhante às folhas de prepreg. As folhas secas podem então ser infiltradas com material de matriz de polímero, por exemplo, usando um processo de moldagem por transferência de resina. Como com as folhas de prepreg, uma bexiga inflável 28 pode ser pressurizada dentro do molde 26 para conformar as folhas da fibra à forma do molde 26.
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Novamente, inflar a bexiga 28 pode proporcionar compactação e/ou drenagem de porosidade.
[0052] As fibras de reforço das folhas de prepreg ou das folhas de fibras podem compreender fibras de carbono, fibras de vidro ou uma mistura de fibras de vidro e de carbono. Será apreciado que outras fibras de reforço podem ser selecionadas, conforme apropriado para as condições de concepção particulares.
[0053] O material de matriz de polímero pode compreender uma resina epóxi. No entanto, será apreciado que outros materiais poliméricos podem ser selecionados, conforme apropriado para as condições de concepção específicas. O material de polímero pode compreender um polímero termoendurecível ou um polímero termoplástico.
[0054] Enquanto a bexiga 28 é inflada, o material da matriz de polímero pode ser pelo menos parcialmente curado para formar o núcleo de longarina 24. No caso de um polímero termoendurecível, embora o material de matriz do núcleo de longarina 24 possa ser totalmente curado, pode ser desejável não curar totalmente o material de matriz, por exemplo, de tal forma que o núcleo de longarina 24 cure totalmente quando a pá final 100 for curada. Isto pode intensificar a ligação entre o núcleo de longarina 24 e a estrutura de longarina externa 30.
[0055] A raiz de pá 22 pode ser conectada ao núcleo de longarina 24 enquanto a longarina está sendo formada. Assim, como ilustrado na Figura 2, a raiz de pá 22 pode ser pelo menos parcialmente recebida dentro do molde 26. Por exemplo, a cavidade da raiz de pá 22 pode ser recebida dentro do molde 26, enquanto o núcleo de longarina 24 está sendo formado. Assim, a inflação da bexiga 28 pode comprimir o material compósito do núcleo de longarina 24 contra a raiz de pá 22, de modo que uma ligação seja formada, por exemplo, à medida que a matriz de polímero cura. Opcionalmente, um adesivo pode ser aplicado à interface entre a raiz de pá 22 e o núcleo de
Petição 870190036544, de 16/04/2019, pág. 42/56 / 17 longarina 24 para melhorar a ligação.
[0056] Em um arranjo alternativo, o núcleo de longarina 24 pode ser formado separadamente da raiz de pá 22 e pode ser ligado pelo adesivo ou por qualquer outra conexão adequada para formar a estrutura de longarina interna 20.
[0057] Como discutido acima, uma bexiga inflável 28 pode ser usada durante a fabricação do núcleo de longarina 24. A bexiga 28 pode agora ser removida da estrutura de longarina interna 20. A raiz de pá 22 pode compreender um orifício 23 (ver Figura 5) para permitir a remoção da bexiga inflável 28. O orifício 23 pode se estender em um sentido geralmente axial.
[0058] Opcionalmente, a bexiga 28 pode ser mantida dentro da estrutura de longarina interna 20 durante a fabricação do núcleo de longarina externa 30. A bexiga inflável 28 pode ser totalmente pressurizada ou pode ser parcialmente pressurizada, por exemplo, para um nível inferior ao utilizado durante a fabricação do núcleo de longarina 24. A bexiga 28 pode fornecer resistência adicional para a estrutura de longarina interna 20. Isto pode ser particularmente vantajoso onde o material de matriz de polímero do núcleo de longarina 24 foi curado somente parcialmente.
[0059] A estrutura de longarina interna 20 pode ter uma estrutura fechada, exceto para a abertura 23 na raiz de pá 22. Assim, pode ser possível pressurizar a cavidade interna da estrutura de longarina interna 20 após a remoção da bexiga 28.
[0060] A pressurização da cavidade interna da estrutura de longarina interna 20, com ou sem a bexiga 28, é mais benéfica quando se utiliza um processo de moldagem por transferência de resina (RTM), ou seja, a fim de equilibrar as forças criadas pela pressão de RTM. Em alguns arranjos, a cavidade interna poderia igualmente ser pressurizada durante um processo de trança.
[0061] Enquanto o núcleo de longarina 24 pode ser formado como um
Petição 870190036544, de 16/04/2019, pág. 43/56 / 17 revestimento simples, por exemplo sendo substancialmente uniforme na espessura, pode opcionalmente incluir o reforço integral. O reforço pode ser aplicado através da formação de um excesso de espessura local (no sentido horário), por exemplo, aplicando folhas de tecido mais espessas ou colocando em camadas um maior número de folhas de tecido em locais desejados.
[0062] A Figura 3 mostra um exemplo de uma estrutura de longarina interna 20 com uma parede reforçada 32.
[0063] As paredes do núcleo de longarina 24 podem compreender uma estrutura de sanduíche. A estrutura de sanduíche pode compreender uma camada interna 36, um núcleo estrutural 38, e uma camada externa 40. A camada interna 36 e/ou a camada externa 40 podem compreender camadas de fibras de reforço, que podem ser pré-impregnadas com um material de matriz. O núcleo estrutural 38 pode compreender um ou mais de um material de favo de mel, um material de espuma, e madeira de balsa.
[0064] A estrutura de sanduíche pode ajudar em resistir às várias tensões que levantam-se durante a fabricação da pá, tal como a pressão interna, tensões flexurais, compressão, e pressão durante processos de RTM.
[0065] A camada interna e/ou a camada externa podem ligar a estrutura de sanduíche à raiz de pá. Por exemplo, a camada externa da estrutura de sanduíche pode cobrir pelo menos parte de uma superfície externa da raiz de pá 22, e/ou a camada interna pode cobrir pelo menos parte de uma superfície interna da raiz de pá 22.
[0066] A estrutura de sanduíche, por exemplo, particularmente as camadas interna e externa, pode ser curada em um único ciclo de cura. A camada externa 40 da estrutura de sanduíche pode ser uma camada mais externa da estrutura de longarina interna 20.
[0067] O núcleo estrutural 38 pode reduzir a necessidade de alta pressurização interna da estrutura de longarina interna 20. A camada interna 36 e/ou a camada externa 40 podem compreender fibras pré-impregnadas,
Petição 870190036544, de 16/04/2019, pág. 44/56 / 17 fora de autoclave (OOA). A cura da estrutura de sanduíche pode compreender aplicar um vácuo periférico em torno da raiz 22 e da estrutura exterior, e aplicar uma pressão muito baixa (por exemplo, menos de 0,5 bar) para a bexiga 28 para compactar a estrutura de sanduíche e para eliminar porosidades. Pode ser possível, com uma concepção apropriada, manter o interior oco até a etapa final da fabricação (por exemplo, um processo de RTM).
[0068] O núcleo de longarina 24 pode adicionalmente ou alternativamente compreender o reforço interno 34 (ver Figura 4). O reforço interno 34 pode reforçar contra o carregamento compressivo. Por exemplo, o reforço interno 24 pode se estender de uma primeira face interna do núcleo de longarina 24 a uma segunda face interna do núcleo de longarina 24. O reforço interno 34 pode ser formado integralmente com o núcleo de longarina 24. O reforço interno 34 pode ser formado de um material de polímero reforçado com fibras, podendo ser formado a partir do mesmo material que o núcleo de longarina 24.
[0069] O reforço interno 34 pode compreender um ou mais membros de reforço. Cada membro de reforço pode, por exemplo, compreender um membro alongado que se estende aproximadamente axialmente ao longo da longarina. O membro alongado pode ter uma seção transversal em forma de C, uma seção transversal em forma de H, ou qualquer outra seção transversal em forma adequada para fornecer reforço. O reforço interno pode alternativamente ou adicional compreender um pluralidade de membros de reforço semelhantes a suporte geralmente em uma direção na direção da corda ou na direção da espessura.
[0070] Com referência à Figura 4, uma bexiga 28' especialmente formada pode ser usada para formar o membro de reforço interno 34. Por exemplo, a bexiga 28' pode compreender dois ou mais lóbulos, que podem dividir a cavidade dentro do núcleo de longarina 24 em dois ou mais volumes.
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Os lóbulos podem permitir que a bexiga 28' seja removida sem danificar os membros de reforço. Por exemplo, o(s) membro(s) de reforço 34 pode ser colocado entre os lóbulos da bexiga 28'. Alternativamente, duas ou mais bexigas separadas 28' podem ser usadas, que podem dividir a cavidade dentro do núcleo de longarina 24 em dois ou mais volumes separados.
[0071] Após a fabricação da estrutura de longarina interna 24, a estrutura de longarina externa 30 pode ser formada. A estrutura externa da longarina é ilustrada nas Figuras 5 e 6.
[0072] A estrutura externa da longarina 30 pode ser formada por um material compósito. O material compósito pode compreender um material de polímero reforçado com fibra, isto é, compreendendo um material de matriz de polímero reforçado com uma pluralidade de fibras de reforço. A estrutura de longarina interna 30 pode circundar a estrutura interna de longarina 20, e pode se estender sobre a raiz de pá 22 e o núcleo de longarina 24, para assegurar uma conexão firme à raiz de pá 22. A estrutura de longarina externa 30 pode ser formada por uma ou uma pluralidade de camadas que podem ser trançadas separadamente na estrutura de longarina interna 20. Por exemplo, uma máquina de trança pode ser usada para enrolar fibras de reforço em torno da estrutura de longarina interna 20 da uma extremidade da mesma à outra na direção de sentido horário. Ao chegar à extremidade da longarina 10, a trança pode então ser repetida novamente da mesma maneira.
[0073] Será apreciado que a estrutura de longarina externa 30 pode ser formada por trança de fibras secas, que são então posteriormente infiltradas com um material de matriz de polímero. Em arranjos alternativos, a estrutura de longarina externa 30 pode ser formada por trança de fibras revestidas de resina ou fibras termoplásticas (TP) cofundidas. Além disso, outras técnicas de fabricação, como RTM, podem ser usadas conforme apropriado.
[0074] A estrutura de longarina externa 30 não pode ser curada
Petição 870190036544, de 16/04/2019, pág. 46/56 / 17 imediatamente depois da fabricação. Em vez disso, as fibras trançadas podem ser deixadas secas à medida que a pá 100 é formada. As fibras de reforço da estrutura de longarina externa 30 podem ser impregnadas ao mesmo tempo que a pá final 100. Por exemplo, a pá 100 pode ser impregnada por RTM, que também pode impregnar as fibras da estrutura de longarina externa 30. Este arranjo pode assegurar a boa ligação dos componentes dentro da pá 100. [0075] Como mostrado na Figura 6, a bexiga inflável 28 pode ser mantida dentro da longarina 10 à medida que a pá 100 é formada, ou pode ser removida nesta fase.
[0076] Depois de formar a longarina 10, a pá 100 é então formada. Como mostrado na Figura 7, uma forma de borda dianteira 50 e uma forma de borda traseira 60 são fixadas à longarina 10. As formas de borda dianteira e traseira 50, 60 podem ser formadas de uma espuma polimérica, como espuma de poliuretano. A forma de borda dianteira 50 e a forma de borda traseira 60 podem, respectivamente, definir a borda dianteira e a borda traseira da pá. Opcionalmente, um adesivo pode ser fornecido para ligar a forma de borda dianteira 50 e a forma de borda traseira 60 à longarina 10.
[0077] A superfície de pá 70 pode ser formada por um material compósito, como um polímero reforçado com fibra. A superfície da pá pode circundar a longarina 10, a forma de borda dianteira 50 e a forma de borda traseira 60.
[0078] A superfície de pá 70 pode ser formada aplicando fibras de reforço secas. A superfície de pá 70 pode ser formada por uma ou por uma pluralidade de camadas que podem ser trançadas separadamente. A superfície de pá 70 pode definir a forma externa desejada para a pá 100. As fibras podem ser formadas de um material de aramida, como Kevlar®, ou outro material adequado.
[0079] Depois de aplicar as fibras de reforço secas, a pá 100 pode ser formada por RTM. O processo de RTM pode impregnar simultaneamente as
Petição 870190036544, de 16/04/2019, pág. 47/56 / 17 fibras da superfície de pá 70 e as fibras da estrutura de longarina externa 30. Durante a injeção da resina, por exemplo durante o processo de RTM, a cavidade dentro da estrutura de longarina interna 20 pode ser pressurizada para equilibrar uma pressão da injeção de resina.
[0080] Finalmente, a pá 100 é curada, o que pode (inteiramente) curar os materiais compósitos que formam a superfície de pá 70 e/ou a estrutura de longarina externa 30 e/ou a estrutura de longarina interna 20, se não foram (completamente) curadas durante sua fabricação. Se a bexiga inflável 28 ainda não foi removida, então, ela pode ser removida nesta fase, uma vez que não deve permanecer na pá final 100.
[0081] Embora as modalidades acima se refiram à fabricação de uma longarina 10 para uma pá 100 usando uma bexiga inflável 28, será apreciado que outras técnicas são possíveis para formar o núcleo de longarina 24 sem a necessidade de um núcleo de espuma permanecer dentro da pá 100. Por exemplo, a bexiga inflável 28 pode ser substituída por qualquer outra ferramenta de conformação removível, como uma ferramenta de conformação mecanicamente destrutível ou ferramenta de conformação quimicamente destrutível. Tal como aqui utilizado, o termo ferramenta de conformação removível destina-se a se referir a uma ferramenta de conformação que pode ser removida dentro da estrutura de longarina interna 20 após a fabricação e sem causar danos estruturais à longarina 10.
[0082] Embora as modalidades acima se refiram à fabricação de uma pá 100 onde a bexiga inflável é removida, em algumas modalidades, a bexiga inflável 100 poderia ser deixada intacta dentro da longarina 10 da pá 100.
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Claims (4)

REIVINDICAÇÕES
1. Método de fabricação de uma longarina (10) para um aerofólio (100), caracterizado pelo fato de que compreende:
formar uma estrutura de longarina interna (20) compreendendo um corpo rígido (24) formado em torno de pelo menos uma bexiga inflável (28) ou um núcleo removível (28) e montado em uma raiz de aerofólio (22), o corpo rígido (24) sendo formado de um material compósito; e formar uma estrutura de longarina externa (30) sobre a estrutura de longarina interna (20), a estrutura de longarina externa sendo formada de um material compósito.
2 / 4 anteriores, caracterizado pelo fato de que formar a estrutura de longarina externa (30) compreende trançar uma pluralidade de fibras em torno da estrutura de longarina interna (20).
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o corpo rígido (24) é formado em torno de pelo menos uma bexiga inflável.
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o corpo rígido (24) é formado em torno de um núcleo removível (28), que é formado de um material quimicamente destrutível.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a raiz de aerofólio (22) compreende um orifício (23) para permitir a remoção do núcleo removível (28) do corpo rígido (24).
10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que formar a estrutura de longarina interna (20) compreende formar um ou mais membros de reforço (34) internos ao corpo rígido (24), em que os membros de reforço são formados do mesmo material compósito que o corpo rígido e são formados integralmente com o corpo rígido.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma bexiga inflável (28) ou o núcleo removível (28) compreende uma primeira porção se estendendo axialmente estendida (28') em um primeiro lado de pelo menos um dos membros de reforço e uma segunda porção se estendendo axialmente (28') em um segundo lado do pelo menos um dos membros de reforço, a primeira e a segunda porções sendo configuradas para engatar uma com a outro em torno de pelo menos um dos membros de reforço (34).
12. Método de fabricação de um aerofólio (100), caracterizado
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2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que formar a estrutura de longarina interna (20)_compreende aplicar uma pluralidade de fibras em torno de pelo menos uma bexiga inflável (28) ou o núcleo removível (28), em que as fibras são aplicadas como folhas de tecido.
3 / 4 pelo fato de que compreende:
fabricar uma longarina (10) de acordo com o método de qualquer uma das reivindicações anteriores;
fixar uma ou mais formas de aerofólio (50, 60) à longarina (10); e formar uma superfície de aerofólio (70) de um material compósito em torno da longarina (10) e uma ou mais formas de aerofólio (50, 60).
13. Longarina (10) para um aerofólio (100), caracterizada pelo fato de que compreende:
uma estrutura de longarina interna (20) com um corpo rígido (24) montado em uma raiz de aerofólio (22), o corpo rígido (24) sendo formado de um material compósito, e o corpo rígido definindo uma cavidade interna oca ou uma cavidade interna preenchida por pelo menos uma bexiga inflável (28) ou um núcleo removível (28); e uma estrutura de longarina externa (30) formada sobre a estrutura de longarina interna (20), a estrutura de longarina externa (30) sendo formada de um material compósito.
14. Longarina, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a estrutura de longarina interna compreende um ou membros do reforço (34) internos ao corpo rígido (24), os membros do reforço (34) sendo integrais com o corpo rígido (24).
15. Aerofólio (100), caracterizado pelo fato de que compreende:
uma longarina (10) de acordo com a reivindicação 13 ou 14, em que o corpo rígido (24) compreende uma cavidade interna oca;
uma ou mais formas de aerofólio (50, 60) montadas à longarina (10); e uma superfície de aerofólio (70) formada de um material
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3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que formar a estrutura de longarina interna (20) compreende aplicar uma primeira camada de fibras (36), aplicar um núcleo estrutural (38) fora da primeira camada de fibras (36), e aplicar uma segunda camada de fibras (40) fora do núcleo estrutural (38), de modo que uma parede da estrutura de longarina interna (20) tenha uma construção de sanduíche.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o corpo rígido (24) é formado usando um molde definindo uma forma da estrutura de longarina interna (20).
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o material compósito do corpo rígido (24) só foi parcialmente curado ao formar a estrutura de longarina externa (30).
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações
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4 / 4 compósito que circunda a longarina (10) e as formas de aerofólio.
BR102019007769-7A 2018-04-17 2019-04-16 Método de fabricação de uma longarina e de um aerofólio, longarina, e, aerofólio BR102019007769B1 (pt)

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