CN104340378A - 一种复合材料主桨叶铰链力矩超差的修理方法 - Google Patents

Abstract

本发明直升机桨叶制造技术领域，特别是涉及一种复合材料主桨叶的修理方法。本方法对主桨叶气动原理及结构进行分析，依据主桨叶结构和气动力特点，通过数据分析及类比试验，提出了通过修理桨叶后缘来补偿桨叶气动力的方法。通过改变主桨叶后缘碳布及玻璃布的铺层方式，影响桨叶抬头或低头力矩，从而改变主桨叶的力矩值，使力矩符合要求。铰链力矩超差的主桨叶采用上述方法修理后，经过验证，该修理方法可行、有效、可操作性强，各项性能指标均满足桨叶交付要求。为主桨叶动平衡不合格的修理提供了依据。

Description

一种复合材料主桨叶铰链力矩超差的修理方法

技术领域

本发明直升机桨叶制造技术领域，特别是涉及一种复合材料主桨叶的修理方法。

背景技术

主桨叶铰链力矩：直升机旋翼桨叶的铰链力矩是指作用在桨叶的载荷对桨叶变矩轴线构成的力矩，它包括惯性力矩，动力矩，摩擦力矩。作用桨叶上的铰链力矩，它对桨叶的变矩摇臂产生弯矩，并通过变矩摇臂对自动倾斜器的变矩拉杆形成轴向力，

对于复合材料主桨叶，桨叶在制造过程中，由于复合材料性能差异、固化参数的选取、桨叶在模具成型中局部温度不可控，模具自身及工人操作的原因，制造出来主桨叶会存在不同程度的质量缺陷，其中以桨叶铰链力矩超差尤为明显，俗称“桨叶动平衡不合格”，这种由主桨叶铰链力矩超差导致的主桨叶动平衡不合格会对直升机的飞行安全带来影响。

根据其结构特点，复合材料主桨叶铰链力矩的调节主要是依靠桨叶调整片角度调整，来实现对铰链力矩符合桨叶的装机要求。复合材料主桨叶进行动平衡调整时，会出现部分主桨叶将调整片调到极限时，主桨叶铰链值仍然不满足要求的情况。在这种情况下，需要提出新的针对主桨叶铰链力矩超差故障的解决办法。

发明内容

本发明要解决的技术问题：

本方法通过对复合材料主桨叶后缘的修理，影响桨叶抬头或低头力矩，从而改变主桨叶的力矩值，使力矩符合要求，来满足主桨叶装机及使用要求。

本发明的技术方案：

对复合材料桨叶结构修理时，应当满足以下主要要求：

（1）满足桨叶结构强度、稳定性要求，即恢复桨叶结构的承载能力，在压剪载荷下不失稳。

（2）满足桨叶结构刚度要求，包括挠度变形、气弹特性和载荷分布及传载路线等问题。

（3）满足桨叶耐久性要求，包括疲劳、腐蚀、环境影响等诸多方面。

（4）要恢复桨叶使用功能，包括雷击防护、隐身功能等诸多方面。

（5）桨叶修理增重要小，并满足操纵面、旋翼等部位新的质量平衡。

（6）桨叶气动外形变化要小，即保证原结构的光滑完整。

（7）桨叶修理所用的时间针对不同的情况要限制在一定的范围内，即时间要少，成本要低。

根据上述修理要求，对主桨叶气动原理及结构进行分析，依据主桨叶结构和气动力特点，通过数据分析及类比试验，提出了通过修理桨叶后缘来补偿桨叶气动力的方法。通过改变主桨叶后缘碳布及玻璃布的铺层方式，影响桨叶抬头或低头力矩，从而改变主桨叶的力矩值，使力矩符合要求。

一种复合材料主桨叶铰链力矩超差的修理方法，本方法的具体步骤如下：

第一步，根据桨叶铰链力矩超差情况，对主桨叶的修理区进行合理界定：（1）当主桨叶所有调整片的角度达到正极限值+6°时，对桨叶翼尖的后缘进行打磨，剥离翼尖上翼面的后缘的玻璃布和2～4层碳布及下翼面后缘的玻璃布1～2层，剥离宽度为从后缘起往前缘6%-10%的翼尖宽度，剥离长度为从翼尖起往翼根2.5%-3%的桨叶长度，并将剥离后的部分后缘厚度过渡打磨至1mm；（2）当主桨叶所有调整片的角度达到负极限值-6时，对桨叶翼尖的后缘进行打磨，剥离翼尖下翼面的后缘的玻璃布和2～4层碳布及上翼面后缘的玻璃布1～2层，剥离宽度为从后缘起往前缘6%-10%的翼尖宽度，剥离长度为从翼尖起往翼根13%-14%的桨叶长度，并将剥离后的部分后缘厚度过渡打磨至1mm；

第二步，清理后缘打磨后的修理区，并用丙酮擦拭修理区表面，室温干燥1.5小时；

第三步，使用胶带粘接修理区所在翼尖处其余的桨叶表面，进行密封保护；

第四步，用环氧树脂胶浸干玻璃布，浸后干玻璃布含胶量为50%，按修理区的大小分割预浸玻璃布；

第五步，对桨叶翼尖的后缘的上下修理区分别铺放预浸玻璃布2～4条，预浸玻璃布铺放方向±45°；

第六步，对翼尖粘接胶带处和修理区，制作真空袋，进行抽真空，真空负压为0.07～0.09MPa；

第七步，将桨叶第一次在固化炉中固化，固化温度为：70℃下2.5小时，固化结束后对多余的预浸玻璃布及多余环氧树脂胶进行打磨清理；

第八步，用环氧树脂胶浸干玻璃布，浸后干玻璃布含胶量为50%，玻璃布长度按修理区长度，玻璃布宽度为：2倍修理区长度再加1mm，将该玻璃布作1层U形铺放包裹第一次固化后的桨叶修理区；

第九步，对翼尖粘接胶带处和修理区，制作真空袋，进行抽真空，真空负压为0.07～0.09MPa，

固化，固化温度为：70℃下2.5小时，对第二次固化的桨叶后缘进行表面清理，表面补漆；

第十步，对桨叶进行静、动平衡检查调整。

本发明的有益效果：

铰链力矩超差的主桨叶采用上述方法修理后，经过验证，该修理方法可行、有效、可操作性强，各项性能指标均满足桨叶交付要求。为主桨叶动平衡不合格的修理提供了依据。

附图说明

图1为桨叶平面示意图，其中：1：桨叶，2：桨叶翼尖，3：桨叶后缘，4：桨叶后缘修理区域，5：桨叶调整片。

图2为桨叶后缘预浸布剥离平面示意图，其中：3：桨叶后缘，6：桨叶上翼面预浸布剥离，7：桨叶下翼面预浸布剥离。

图3为桨叶后缘预浸布铺放平面示意图，其中：3：桨叶后缘，8：桨叶上翼面预浸布铺放，9：桨叶下翼面预浸布铺放。

图4为桨叶后缘U型预浸布铺放平面示意图，其中：3：桨叶后缘，10：上、下翼面U型预浸布。

具体实施方式

下面以长度为5250mm，弦长为405mm的复合材料桨叶的修理为例，对本发明作进一步详细说明。

一种复合材料主桨叶铰链力矩超差的修理方法，本方法的具体步骤如下：

第一步，根据桨叶铰链力矩超差情况，对主桨叶的修理区域进行合理界定：（1）当主桨叶所有调整片的角度达到正极限值+6°时，对桨叶翼尖的后缘进行打磨，剥离翼尖上翼面的后缘的玻璃布和2层碳布及下翼面后缘的玻璃布1层，剥离宽度为从后缘起往前缘30mm的翼尖宽度，剥离长度为从翼尖起往翼根700mm的桨叶长度，并将剥离后的部分后缘厚度过渡打磨至1mm；

第二步，清理后缘打磨后的修理区，并用丙酮擦拭修理区表面，室温干燥1.5小时；

第三步，使用胶带粘接修理区所在翼尖处其余的桨叶表面，进行密封保护；

第四步，用环氧树脂胶HP317F浸渍干玻璃布EW250F-120，浸后干玻璃布含胶量为50%，按修理区分割宽度为25mm预浸玻璃布；

第五步，对桨叶翼尖的后缘的下翼面修理区分别铺放宽度为25mm预浸玻璃布2条，预浸玻璃布铺放方向±45°；

第六步，对翼尖粘接胶带处和修理区，制作真空袋，进行抽真空，真空负压为0.07～0.09MPa；

第七步，将桨叶第一次在固化炉中固化，固化温度为：70℃下2.5小时，固化结束后对多余的环氧树脂胶HP317F浸渍干玻璃布EW250F-120进行打磨清理；

第八步，用环氧树脂胶浸干玻璃布，浸后干玻璃布含胶量为50%，玻璃布长度为61mm，将该玻璃布作1层U形铺放包裹第一次固化后的桨叶修理区；

第九步，对翼尖粘接胶带处和修理区，制作真空袋，进行抽真空，真空负压为0.07～0.09MPa，

固化，固化温度为：70℃下2.5小时，对第二次固化的桨叶后缘进行表面清理，表面补漆；

第十步，对桨叶进行静、动平衡检查调整。

根据上述步骤，具体的操作方法如下：

确定桨叶铰链力矩超差情况（见表1），对后缘区域进行合理界定；见附图1所示；

对桨叶后缘修理区进行打磨处理，去除桨叶后缘上翼面玻璃布、2层碳布及下翼面玻璃布，打磨后缘平滑过渡至1mm（见图2）；

检查打磨后的后缘厚度，理论厚度1+0.2-0mm；

清理并用丙酮擦拭粘接区表面，室温干燥1.5小时。

使用胶带保护粘接区以外的桨叶表面；

调胶HP317F浸渍干玻璃布EW250F-120，含胶量50%；

用浸胶为50%的玻璃布EW250F-120，按后缘长切割预浸布25mm；

根据调整片的极限情况，对打磨区域为15mm的后缘部分的下翼面，用浸胶50%的玻璃布EW250F-120，铺放宽度为25mm预浸布2条，方向为±45°；

制作真空袋，负压为0.07-0.09MPa；

第一次固化，温度70℃，2.5小时；

固化后清理打磨；

浸胶为50%的EW250F-120的预浸布，长度按主桨叶后缘长度，宽度约为61mm的1层U形布，对固化后的桨叶后缘进行铺放；

制作真空袋并进行第二次固化：温度70℃，2.5小时；

表面补漆后重新做静、动平衡调整，动平衡数据见表2。

表1：桨叶铰链力矩超差数据表

表2：修理后桨叶铰链力矩数据表

Claims (1)

1.一种复合材料主桨叶铰链力矩超差的修理方法，其特征是，本方法的具体步骤如下：

第一步，根据桨叶铰链力矩超差情况，对主桨叶的修理区进行合理界定：（1）当主桨叶所有调整片的角度达到正极限值+6°时，对桨叶翼尖的后缘进行打磨，剥离翼尖上翼面的后缘的玻璃布和2～4层碳布及下翼面后缘的玻璃布1～2层，剥离宽度为从后缘起往前缘6%-10%的翼尖宽度，剥离长度为从翼尖起往翼根2.5%-3%的桨叶长度，并将剥离后的部分后缘厚度过渡打磨至1mm；（2）当主桨叶所有调整片的角度达到负极限值-6时，对桨叶翼尖的后缘进行打磨，剥离翼尖下翼面的后缘的玻璃布和2～4层碳布及上翼面后缘的玻璃布1～2层，剥离宽度为从后缘起往前缘6%-10%的翼尖宽度，剥离长度为从翼尖起往翼根13%-14%的桨叶长度，并将剥离后的部分后缘厚度过渡打磨至1mm；

第二步，清理后缘打磨后的修理区，并用丙酮擦拭修理区表面，室温干燥1.5小时；

第三步，使用胶带粘接修理区所在翼尖处其余的桨叶表面，进行密封保护；

第四步，用环氧树脂胶浸干玻璃布，浸后干玻璃布含胶量为50%，按修理区的大小分割预浸玻璃布；

第五步，对桨叶翼尖的后缘的上下修理区分别铺放预浸玻璃布2～4条，预浸玻璃布铺放方向±45°；

第六步，对翼尖粘接胶带处和修理区，制作真空袋，进行抽真空，真空负压为0.07～0.09MPa；

第七步，将桨叶第一次在固化炉中固化，固化温度为：70℃下2.5小时，固化结束后对多余的预浸玻璃布及多余环氧树脂胶进行打磨清理；

第八步，用环氧树脂胶浸干玻璃布，浸后干玻璃布含胶量为50%，玻璃布长度按修理区长度，玻璃布宽度为：2倍修理区长度再加1mm，将该玻璃布作1层U形铺放包裹第一次固化后的桨叶修理区；

第九步，对翼尖粘接胶带处和修理区，制作真空袋，进行抽真空，真空负压为0.07～0.09MPa，

固化，固化温度为：70℃下2.5小时，对第二次固化的桨叶后缘进行表面清理，表面补漆；

第十步，对桨叶进行静、动平衡检查调整。