BR102019007769B1

BR102019007769B1 - METHOD OF MANUFACTURING A SPAR AND AN AIRFOIL, STRIP, AND AIRFOIL

Info

Publication number: BR102019007769B1
Application number: BR102019007769-7A
Authority: BR
Inventors: Bruno Seminel; Stanislas TUTAJ
Original assignee: Ratier-Figeac Sas
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2023-09-05

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).METHOD OF MANUFACTURING A SPAR AND AN AIRFOIL, STRIP, AND AIRFOIL. A method of manufacturing a spar (10) for a propeller blade (100) comprises forming a hollow inner core (24) of a composite material and then braiding carbon fibers around the inner core (24) to form an external spar structure (30). The hollow inner core (24) may be formed using an inflatable bladder (28) and a mold (26) defining an outer shape of the stringer (10). This construction avoids the need for a foam core to be provided within the stringer (10).

Description

TECHNICAL FIELD

[001] A presente divulgação se refere a um método de fabricação de uma longarina para uma pá de hélice.[001] The present disclosure relates to a method of manufacturing a spar for a propeller blade.

FUNDAMENTALS

[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.[002] Modern propeller blades typically include a metal root extending into a hub arm of a hub of a propeller system and which is secured and rotatable relative to the hub arm through a retaining assembly.

[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.[003] Blades are typically formed by mounting leading and trailing edge shapes to a carbon-foam stringer, which are then wrapped by a Kevlar® sock and sealed using resin transfer molding. Such shovels are lightweight and effective for their intended purpose.

[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.[004] The carbon-foam spar is typically formed from carbon fibers braided around a polyurethane foam mandrel. To form the spar, a metal foot root (sometimes referred to as a "tulip" in the industry) is connected to a polyurethane foam core so that it fills a spade root cavity. Sometimes adhesive may also be provided between the polyurethane foam core and the spade root to ensure good adhesion.

[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.[005] Once connected to the spade root, the foam core can be used as a braid mandrel. A structural layer is formed by braiding carbon fibers over the foam core and the blade root, which ensures good fixation of the spar to the blade root. Exemplary techniques for manufacturing such spars are discussed in US 2014/133995 and US 9488056.

[006] Enquanto as espumas de poliuretano são baratas, suas 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.[006] While polyurethane foams are cheap, their mechanical characteristics are poor. In particular, the injection process used to form such foams is not consistently reproducible, which results in density and center of gravity variations. Additionally, thermal cycling that occurs during blade manufacturing can stress or damage the spar due to differences in thermal expansion coefficients between the foam core and carbon layer.

[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.[007] Foams with better characteristics exist, but they are very expensive and introduce additional complexity to the manufacturing process. There is, therefore, a need for an improved technique to manufacture such stringers.

SUMMARY OF THE INVENTION

[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.[008] Viewed from a first aspect, the present disclosure provides a method of manufacturing a spar for an airfoil, comprising: forming an inner spar structure comprising a rigid body formed around at least one inflatable bladder or a removable core and mounted on an airfoil root, the rigid body being formed of a composite material; and forming an outer spar structure over the inner spar structure, the outer spar structure being formed of a composite material.

[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, 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 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 uma forma da longarina. A folha compósita de prepreg pode pelo menos ser curada parcialmente dentro do molde.[009] Forming the inner spar structure may comprise applying a plurality of fibers around the at least one inflatable bladder or removable core. The fibers may comprise any fiber suitable for forming composite structures. The fibers may comprise one or more glass fibers, carbon fibers and aramid (e.g., para-aramid, such as Kevlar®). The fibers may additionally or alternatively include plant-based fibers, such as one or more flax fibers, hemp fibers and bamboo fibers. The fabric sheets may comprise prepreg fabric composite sheets or may be dried fabric sheets. The rigid body can be formed using a mold defining a spar shape. The prepreg composite sheet can be at least partially cured within the mold.

[0010] O corpo rígido só pode ser parcialmente curado ao formar a estrutura de longarina externa.[0010] The rigid body can only be partially cured when forming the outer stringer structure.

[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.[0011] The composite material may comprise a fiber-reinforced polymer material. A matrix material of the composite material forming the rigid body may be a thermosetting polymer or a thermoplastic polymer.

[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.[0012] The inner spar may comprise an inner spar housing surrounding at least part of the airfoil root and at least part of the rigid core. The inner spar housing may be formed from a composite material. The composite material may comprise a fiber reinforced polymer material. An adhesive can be applied between the inner spar housing and the airfoil root.

[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.[0013] Forming the outer spar structure may comprise applying a plurality of fibers around the outer spar structure. The fibers may comprise any fiber suitable for forming composite structures. The fibers may comprise one or more glass fibers, carbon fibers and aramid (e.g., para-aramid, such as Kevlar®). The fibers may additionally or alternatively include plant-based fibers, such as one or more flax fibers, hemp fibers and bamboo fibers. The fibers can be applied by braiding the plurality of fibers around the inner stringer structure. The fibers can be applied as one or more braided layers. The fibers can be braided around the rigid body and the airfoil root. A layer of adhesive can be applied to the inner spar structure before braiding.

[0014] As fibras podem ser revestidas com um material de matriz de polímero, ou a formação da estrutura de longarina externa pode compreender umedecer as fibras com um material de matriz de polímero. O material de matriz de polímero pode compreender a resina epóxi.[0014] The fibers may be coated with a polymer matrix material, or forming the outer stringer structure may comprise wetting the fibers with a polymer matrix material. The polymer matrix material may comprise epoxy resin.

[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.[0015] At least one inflatable bladder may have a removable core. The inflatable bladder may be formed from an elastomeric material. Forming the inner stringer structure may comprise inflating the inflatable bladder, which may provide compaction and/or porosity drainage. Forming the inner spar structure may comprise applying a vacuum to provide porosity drainage.

[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.[0016] The removable core may be formed from a chemically destructible material. Chemically destructible material may be material destructible by dissolving or other chemical action. The chemically describable material may be destructible without causing structural damage to at least the inner spar structure.

[0017] A raiz de aerofólio pode compreender um orifício para permitir a remoção do núcleo removível do corpo rígido.[0017] The airfoil root may comprise a hole to allow removal of the removable core from the rigid body.

[0018] Formar a estrutura de longarina interna pode compreender aplicar reforço ao corpo rígido.[0018] Forming the inner spar structure may comprise applying reinforcement to the rigid body.

[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.[0019] Reinforcement may comprise the local thickening of a region of the rigid body. The local thickening may comprise additional sheets of fiber material.

[0020] O reforço pode compreender a formação de um ou mais membros de reforço internos ao corpo rígido.[0020] Reinforcement may comprise the formation of one or more reinforcement members internal to the rigid body.

[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.[0021] The reinforcing members may comprise one or more elongated members. The elongated member may extend at least partially in an axial direction of the spar. The elongated member may have a C-shaped cross-section or an H-shaped cross-section. The reinforcing members may comprise one or more support members that extend at least partially in a chord direction or in a thickness direction. .

[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.[0022] The reinforcing members can be formed from the same composite material as the rigid body. The reinforcing members may be formed integrally with the rigid body.

[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.[0023] The inner spar structure can form a sandwich construction. Forming the inner spar structure may comprise applying a first layer of fibers, applying a structural core outside the first layer of fibers, and applying a second layer of fibers outside the structural core. The structural core may comprise a honeycomb core. The structural core may comprise balsa wood or a foam material.

[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.[0024] The removable core may be configured to allow removal of the removable core without damaging the support members. The at least one inflatable bladder or removable core may comprise a first portion extending axially on a first side of at least one reinforcement member and a second portion extending on a second side of at least one reinforcement member. The first and second portions of the at least one inflatable bladder or the removable core may be configured to couple to each other around the at least one reinforcing member. The first portion and the second portion of the at least one inflatable bladder or the removable core may be removable portions separate from the core. Each of the first portion and the second portion may be a separate bladder.

[0025] O método pode compreender remover pelo menos uma bexiga inflável ou o núcleo removível.[0025] The method may comprise removing at least one inflatable bladder or the removable core.

[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.[0026] A method of manufacturing an airfoil may comprise: manufacturing a spar as described above; attaching one or more airfoil shapes to the spar; and forming an airfoil surface of a composite material around the spar and one or more airfoil shapes.

[0027] 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.[0027] Airfoil shapes can define an outer surface shape of the airfoil. The airfoil shapes may comprise one or both of a leading edge shape and a trailing edge shape. Airfoil shapes can be formed from polymeric foam.

[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 para- aramida (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.[0028] The composite material may comprise a fiber-reinforced polymer material. The fibers may comprise any fiber suitable for forming composite structures. The fibers may comprise one or more glass fibers, carbon fibers and para-aramid fibers (e.g., Kevlar®). The fibers may additionally or alternatively include plant-based fibers, such as one or more flax fibers, hemp fibers and bamboo fibers. The polymer may comprise an epoxy resin. The composite material can be formed by molding transfer resin.

[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.[0029] Forming the airfoil surface may comprise curing the airfoil surface composite material. Forming the airfoil surface may comprise curing the composite material of one or both of the outer spar structure and the rigid body.

[0030] O aerofólio pode ser para uma pá de hélice.[0030] The airfoil can be for a propeller blade.

[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.[0031] Viewed from a second aspect, the present disclosure provides a spar for an airfoil, comprising: an inner spar structure with a rigid body mounted on an airfoil root, the rigid body being formed of a composite material, and the body rigid defining a hollow internal cavity or an internal cavity filled with at least one inflatable bladder or a removable core; and an outer spar frame formed over the outer spar frame, the outer spar frame being formed of a composite material.

[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 uma resina epóxi.[0032] The rigid body composite material may comprise a fiber-reinforced polymer material. The fibers may have been formed as sheets of fabric. The fibers may comprise one or both of glass fibers and carbon fibers. The polymer material may comprise an epoxy resin.

[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.[0033] The composite material of the outer spar structure may comprise fiber-reinforced polymer material. The fibers may have been applied by braiding a plurality of fibers around the inner spar structure. The fibers may comprise any fiber suitable for forming composite structures. The fibers may comprise one or more glass fibers, carbon fibers and aramid (e.g., para-aramid, such as Kevlar®). The fibers may additionally or alternatively include plant-based fibers, such as one or more flax fibers, hemp fibers and bamboo fibers. The polymer matrix material may comprise epoxy resin.

[0034] A pelo menos uma bexiga inflável pode ser um núcleo removível. A bexiga inflável pode ser formada de um material elastomérico.[0034] The at least one inflatable bladder may have a removable core. The inflatable bladder may be formed from an elastomeric material.

[0035] O núcleo removível pode ser formado de um material quimicamente destrutível.[0035] The removable core may be formed from a chemically destructible material.

[0036] A raiz de pá pode compreender um orifício para permitir a remoção do núcleo removível da cavidade do corpo rígido.[0036] The blade root may comprise a hole to allow removal of the removable core from the rigid body cavity.

[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.[0037] The inner spar structure may comprise one or more reinforcing members. The reinforcing members may be internal to the rigid body. The reinforcing members may be integral with the rigid body. The reinforcing members may be formed from the same composite material as the rigid body.

[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.[0038] The inner spar structure can form a sandwich construction. The inner spar structure may comprise a first layer of fiber-reinforced polymer material, a structural core outside the first layer, and apply a second layer of fiber-reinforced polymer material outside the structural core. The structural core may comprise a honeycomb core.

[0039] A pelo menos uma bexiga inflável ou o núcleo removível pode 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.[0039] At least one inflatable bladder or removable core may be removable without damaging the reinforcing members. The at least one inflatable bladder or removable core may comprise a first portion extending axially on a first side of a reinforcement member and a second portion extending on a second side of a reinforcement member. The first and second portions of the at least one inflatable bladder or the removable core may engage each other around the reinforcing member.

[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.[0040] An airfoil may comprise a spar as described above, where the rigid body comprises a hollow internal cavity; one or more airfoil shapes mounted on the spar; and an airfoil surface formed from a composite material that surrounds the spar and the airfoil shapes.

[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.[0041] Airfoil shapes can define an outer surface shape of the airfoil. The airfoil shapes may comprise one or both of a leading edge shape and a trailing edge shape. Airfoil shapes can be formed from polymeric foam.

[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.[0042] The composite material may comprise a fiber-reinforced polymer material. The fiber may comprise Kevlar®. The polymer may comprise an epoxy resin. The composite material can be formed by molding transfer resin.

[0043] O aerofólio pode ser para uma pá de hélice.[0043] The airfoil can be for a propeller blade.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[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; 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.[0044] Certain embodiments of the present disclosure will now be discussed in more detail by way of example only and with reference to the following drawings in which: Figure 1 shows an internal spar structure comprising a blade root and a hollow composite body; Figure 2 is a cross-sectional view showing the fabrication of the inner spar structure; Figure 3 is a cross-sectional view showing the wall reinforcement of the inner spar structure; Figure 4 is a cross-sectional view showing the internal reinforcement of the internal spar structure; Figure 5 shows an outer spar structure formed around the inner spar structure; Figure 6 is a sectional view showing the layered construction of the spar structure; and Figure 7 is a cross section through a blade comprising leading and trailing edge shapes mounted on the spar structure.

DETAILED DESCRIPTION

[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.[0045] The following embodiment seeks to avoid the need for a foam core to be provided within a spar 10 used in a propeller blade 100, or similar airfoil. The spar 10 is constructed instead of an inner hollow core 20, for example formed from a molded composite material, with an outer spar structure 30 formed around the inner core 20. A method of manufacturing the spar 10 is defined below.

[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.[0046] To avoid the use of a foam mandrel, an inner stringer structure 20 can be constructed that can be sufficiently rigid to withstand the manufacturing loads of forming the stringer 10 (e.g., braid pressure, injection pressure, resin transfer molding, etc.). The inner spar frame 20 may act as a core or mandrel for constructing the outer spar frame 30. While the inner spar frame 20 may provide some structural strength, the majority of the structural strength of the spar 10 will typically be provided by the inner spar frame 20. external spar 30.

[0047] A estrutura de longarina interna 20 está ilustrada na Figura 1. A estrutura de longarina interna 20 pode compreender uma raiz de pá 22 e um núcleo de longarina 24.[0047] The inner spar structure 20 is illustrated in Figure 1. The inner spar structure 20 may comprise a blade root 22 and a spar core 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.[0048] The spade root 22 may be of the type referred to as a "tulip" in the industry. For example, the blade root 22 may be shaped to be received by a propeller hub at one end and may comprise a cavity for receiving the spar core 24 at its other end. The cavity may be approximately cup-shaped.

[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.[0049] Referring to Figure 2, the spar core 24 can be formed using a mold 26 to define the desired shape of the spar core 24. The shape of the spar core 24 can substantially define the shape of the spar 10. The core spar 24 may be suitably formed and may, for example, be formed of a composite material, such as a fiber-reinforced polymer material.

[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.[0050] In one example, the spar core 24 can be formed by layering prepreg sheets in a mold 26 and inflating an inflatable bladder 28 within the mold 26 to form the prepreg sheets into the desired shape. The spar core 24 may comprise a single layer of fabric sheets, or multiple layers of fabric sheets. By regulating the pressure within the inflatable bladder 28, compression can be applied to the prepreg sheets to snug them into the mold 26. Inflating the bladder 28 can provide compaction and/or porosity drainage. Inflation of the bladder 28 can be combined with suction applied around the mold 26 to help drain the porosity.

[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. Novamente, inflar a bexiga 28 pode proporcionar compactação e/ou drenagem de porosidade.[0051] In another example, dry fiber sheets can be placed in mold 26, in a similar manner to prepreg sheets. The dried sheets can then be infiltrated with polymer matrix material, for example using a resin transfer molding process. As with prepreg sheets, an inflatable bladder 28 can be pressurized within the mold 26 to conform the fiber sheets to the shape of the mold 26. Again, inflating the bladder 28 can provide compaction and/or porosity drainage.

[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.[0052] The reinforcing fibers of the prepreg sheets or fiber sheets may comprise carbon fibers, glass fibers or a mixture of glass and carbon fibers. It will be appreciated that other reinforcing fibers may be selected as appropriate for the particular design conditions.

[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.[0053] The polymer matrix material may comprise an epoxy resin. However, it will be appreciated that other polymeric materials may be selected as appropriate for the specific design conditions. The polymer material may comprise a thermosetting polymer or a thermoplastic polymer.

[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.[0054] While the bladder 28 is inflated, the polymer matrix material may be at least partially cured to form the spar core 24. In the case of a thermosetting polymer, although the spar core matrix material 24 may be fully cured, it may be desirable not to fully cure the matrix material, for example, such that the spar core 24 fully cures when the final blade 100 is cured. This can enhance the connection between the spar core 24 and the outer spar structure 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 longarina 24 para melhorar a ligação.[0055] The blade root 22 can be connected to the spar core 24 while the spar is being formed. Thus, as illustrated in Figure 2, the blade root 22 can be at least partially received within the mold 26. For example, the blade root cavity 22 can be received within the mold 26, while the spar core 24 is being formed. Thus, inflation of the bladder 28 may compress the composite material of the spar core 24 against the blade root 22 such that a bond is formed, for example, as the polymer matrix cures. Optionally, an adhesive may be applied to the interface between the blade root 22 and the spar core 24 to improve bonding.

[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.[0056] In an alternative arrangement, the spar core 24 may be formed separately from the blade root 22 and may be attached by adhesive or any other suitable connection to form the inner spar structure 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.[0057] As discussed above, an inflatable bladder 28 may be used during fabrication of the spar core 24. The bladder 28 may now be removed from the inner spar structure 20. The blade root 22 may comprise a hole 23 (see FIG. 5) to allow removal of the inflatable bladder 28. The orifice 23 may extend in a generally axial direction.

[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.[0058] Optionally, the bladder 28 may be maintained within the inner spar structure 20 during manufacture of the outer spar core 30. The inflatable bladder 28 may be fully pressurized or may be partially pressurized, for example, to a level lower than the used during the manufacture of the spar core 24. The bladder 28 can provide additional strength for the internal spar structure 20. This can be particularly advantageous where the polymer matrix material of the spar core 24 has only partially cured.

[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.[0059] The inner spar structure 20 may have a closed structure, except for the opening 23 in the blade root 22. Thus, it may be possible to pressurize the inner cavity of the inner spar structure 20 after removing the bladder 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.[0060] Pressurization of the internal cavity of the internal spar structure 20, with or without the bladder 28, is most beneficial when using a resin transfer molding (RTM) process, i.e. in order to balance the forces created by RTM pressure. In some arrangements, the internal cavity could also be pressurized during a braiding process.

[0061] Enquanto o núcleo de longarina 24 pode ser formado como um 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.[0061] While the stringer core 24 may be formed as a simple skin, for example being substantially uniform in thickness, it may optionally include integral reinforcement. Reinforcement can be applied by forming a local (clockwise) excess thickness, for example, by applying thicker fabric sheets or layering a greater number of fabric sheets at desired locations.

[0062] A Figura 3 mostra um exemplo de uma estrutura de longarina interna 20 com uma parede reforçada 32.[0062] Figure 3 shows an example of an internal spar structure 20 with a reinforced wall 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.[0063] The walls of the spar core 24 may comprise a sandwich structure. The sandwich structure may comprise an inner layer 36, a structural core 38, and an outer layer 40. The inner layer 36 and/or the outer layer 40 may comprise layers of reinforcing fibers, which may be pre-impregnated with a material of matrix. The structural core 38 may comprise one or more of a honeycomb material, a foam material, and balsa wood.

[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.[0064] The sandwich structure can help in resisting the various stresses that arise during blade manufacturing, such as internal pressure, flexural stresses, compression, and pressure during RTM processes.

[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.[0065] The inner layer and/or the outer layer can connect the sandwich structure to the blade root. For example, the outer layer of the sandwich structure may cover at least part of an outer surface of the blade root 22, and/or the inner layer may cover at least part of an inner surface of the blade root 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.[0066] The sandwich structure, for example, particularly the inner and outer layers, can be cured in a single curing cycle. The outer layer 40 of the sandwich structure may be an outermost layer of the inner spar structure 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, 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).[0067] The structural core 38 may reduce the need for high internal pressurization of the inner spar structure 20. The inner layer 36 and/or the outer layer 40 may comprise pre-impregnated, out-of-autoclave (OOA) fibers. Curing the sandwich structure may comprise applying a peripheral vacuum around the root 22 and the outer structure, and applying a very low pressure (e.g., less than 0.5 bar) to the bladder 28 to compact the sandwich structure and to eliminate porosities. It may be possible, with appropriate design, to keep the interior hollow until the final manufacturing step (e.g., an RTM process).

[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.[0068] The stringer core 24 may additionally or alternatively comprise internal reinforcement 34 (see Figure 4). The internal reinforcement 34 can reinforce against compressive loading. For example, the internal reinforcement 24 may extend from a first internal face of the spar core 24 to a second internal face of the spar core 24. The internal reinforcement 34 may be formed integrally with the spar core 24. The internal reinforcement 34 may be formed from a fiber-reinforced polymer material, and may be formed from the same material as the spar core 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.[0069] The internal reinforcement 34 may comprise one or more reinforcement members. Each reinforcing member may, for example, comprise an elongated member extending approximately axially along the spar. The elongated member may have a C-shaped cross-section, an H-shaped cross-section, or any other shaped cross-section suitable for providing reinforcement. The internal reinforcement may alternatively or additionally comprise a plurality of support-like reinforcement members generally in a chord direction or thickness direction.

[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. 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.[0070] Referring to Figure 4, a specially formed bladder 28' may be used to form the internal reinforcing member 34. For example, the bladder 28' may comprise two or more lobes, which may divide the cavity within the core of spar 24 in two or more volumes. The lobes may allow the bladder 28' to be removed without damaging the reinforcing members. For example, the reinforcing member(s) 34 may be placed between the bladder lobes 28'. Alternatively, two or more separate bladders 28' may be used, which may divide the cavity within the stringer core 24 into two or more separate volumes.

[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.[0071] After manufacturing the inner spar structure 24, the outer spar structure 30 can be formed. The external structure of the spar is illustrated in Figures 5 and 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.[0072] The external structure of the spar 30 can be formed from a composite material. The composite material may comprise a fiber-reinforced polymer material, that is, comprising a polymer matrix material reinforced with a plurality of reinforcing fibers. The inner spar structure 30 may surround the inner spar structure 20, and may extend over the spar root 22 and the spar core 24, to ensure a tight connection to the spar root 22. The outer spar structure 30 may be formed of one or a plurality of layers that can be separately braided into the inner spar structure 20. For example, a braiding machine can be used to wrap reinforcing fibers around the inner spar structure 20 from one end thereof to the another in a clockwise direction. Upon reaching the end of stringer 10, the braid can then be repeated again in the same manner.

[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.[0073] It will be appreciated that the outer spar structure 30 can be formed by braiding dry fibers, which are then subsequently infiltrated with a polymer matrix material. In alternative arrangements, the outer spar structure 30 may be formed by braiding resin-coated fibers or co-fused thermoplastic (TP) fibers. Additionally, other manufacturing techniques such as RTM can be used as appropriate.

[0074] A estrutura de longarina externa 30 não pode ser curada 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.[0074] The outer spar structure 30 cannot be cured immediately after manufacturing. Instead, the braided fibers can be left "dry" as the blade 100 is formed. The reinforcing fibers of the outer spar structure 30 can be impregnated at the same time as the final blade 100. For example, the blade 100 can be impregnated by RTM, which can also impregnate the fibers of the outer spar structure 30. This arrangement can ensure good connection of the components inside the blade 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.[0075] As shown in Figure 6, the inflatable bladder 28 can be maintained within the spar 10 as the paddle 100 is formed, or it can be removed at this stage.

[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.[0076] After forming the spar 10, the blade 100 is then formed. As shown in Figure 7, a leading edge shape 50 and a trailing edge shape 60 are attached to the spar 10. The leading edge shape and rear edge shape 50, 60 may be formed from a polymeric foam, such as polyurethane foam. The leading edge shape 50 and the trailing edge shape 60 can respectively define the leading edge and the trailing edge of the blade. Optionally, an adhesive may be provided to attach the leading edge form 50 and the rear edge form 60 to the stringer 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.[0077] The blade surface 70 may be formed from a composite material, such as a fiber-reinforced polymer. The blade surface may surround the spar 10, the leading edge shape 50 and the trailing edge shape 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.[0078] The blade surface 70 can be formed by applying dry reinforcing fibers. The blade surface 70 may be formed of one or a plurality of layers that may be braided separately. The blade surface 70 may define the desired external shape of the blade 100. The fibers may be formed from an aramid material, such as Kevlar®, or other suitable material.

[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 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.[0079] After applying the dry reinforcing fibers, the blade 100 can be formed by RTM. The RTM process can simultaneously impregnate the fibers of the blade surface 70 and the fibers of the outer spar structure 30. During resin injection, for example during the RTM process, the cavity within the inner spar structure 20 can be pressurized to balance resin injection pressure.

[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.[0080] Finally, the blade 100 is cured, which may (entirely) cure the composite materials forming the blade surface 70 and/or the outer spar structure 30 and/or the inner spar structure 20, if they have not been (completely) cured during manufacturing. If the inflatable bladder 28 has not yet been removed, then it may be removed at this stage as it should not remain in the final paddle 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.[0081] Although the above embodiments relate to the manufacture of a stringer 10 for a blade 100 using an inflatable bladder 28, it will be appreciated that other techniques are possible to form the spar core 24 without the need for a foam core to remain within the paddle 100. For example, the inflatable bladder 28 can be replaced with any other removable forming tool, such as a mechanically destructible forming tool or chemically destructible forming tool. As used herein, the term "removable forming tool" is intended to refer to a forming tool that can be removed within the inner spar structure 20 after fabrication and without causing structural damage to the spar 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.[0082] Although the above embodiments refer to the manufacture of a paddle 100 where the inflatable bladder is removed, in some embodiments, the inflatable bladder 100 could be left intact within the spar 10 of the paddle 100.

Claims

1. Method of manufacturing a spar (10) for an airfoil (100), characterized by the fact that it comprises: forming an internal spar structure (20) comprising a rigid body (24) formed around at least one inflatable bladder ( 28) or a removable core (28) and mounted on an airfoil root (22), the rigid body (24) being formed from a composite material; and forming an outer spar structure (30) over that inner spar structure (20), the outer spar structure (30) being formed from a composite material.

2. Method according to claim 1, characterized by the fact that forming the inner spar structure (20) comprises applying a plurality of fibers around the at least one inflatable bladder (28) or the removable core (28), wherein the fibers are applied as sheets of fabric.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that forming the inner spar structure (20) comprises applying a first layer of fibers (36), applying a structural core (38) outside the first layer of fibers (36), and applying a second layer of fibers (40) outside the structural core (38), so that a wall of the inner spar structure (20) has a sandwich construction.

4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized by the fact that the rigid body (24) is formed using a mold defining a shape of the internal spar structure (20).

5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized by the fact that the rigid body composite material (24) has only partially cured when forming the outer spar structure (30).

6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized by the fact that forming the outer spar structure (30) comprises braiding a plurality of fibers around the inner spar structure (20).

7. Method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the rigid body (24) is formed around at least one inflatable bladder.

8. Method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the rigid body (24) is formed around a removable core (28), which is formed from a chemically destructible material.

9. Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the airfoil root (22) comprises a hole (23) to allow removal of the removable core (28) from the rigid body (24).

10. Method according to any one of claims 1 to 9, characterized by the fact that forming the internal spar structure (20) comprises forming one or more reinforcement members (34) internal to the rigid body (24), wherein the Reinforcing members are formed from the same composite material as the rigid body and are formed integrally with the rigid body.

11. Method according to claim 10, characterized by the fact that the at least one inflatable bladder (28) or the removable core (28) comprises a first axially extending portion (28') on a first side of at least one of the reinforcing members and a second axially extending portion (28') on a second side of the at least one of the reinforcing members, the first and second portions being configured to engage with each other around the at least one of the reinforcing members reinforcement (34).

12. Method of manufacturing an airfoil (100) comprising manufacturing a spar (10) according to the method as defined in any one of claims 1 to 11, characterized by the fact that it comprises: fixing one or more airfoil shapes (50 , 60) to the spar (10); and forming an airfoil surface (70) of a composite material around the spar (10) and the one or more airfoil shapes (50, 60).

13. Spar (10) for an airfoil (100), manufactured by the method as defined in any one of claims 1 to 11, characterized by the fact that it comprises: an internal spar structure (20) with a rigid body (24) mounted on an airfoil root (22), the rigid body (24) being formed of a composite material, and the rigid body defining a hollow internal cavity or an internal cavity filled by at least one inflatable bladder (28) or a removable core (28); and an outer spar structure (30) formed over that inner spar structure (20), the outer spar structure (30) being formed from a composite material.

14. Stringer according to claim 13, characterized in that the inner spar structure (20) comprises one or more reinforcing members (34) internal to the rigid body (24), the reinforcing members (34) being integral with the rigid body (24).

15. Airfoil (100) comprising a spar (10) as defined in claim 13 or 14, wherein the rigid body (24) comprises a hollow internal cavity, characterized by the fact that it comprises: one or more airfoil shapes (50, 60) mounted on that spar (10); and an airfoil surface (70) formed from a composite material that surrounds the spar (10) and the airfoil shapes.