CN104908926A - 用于机翼元件的前缘的防护垫 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于防护机翼元件(100)的防护装置，该防护装置由复合体(10)制成，该复合体包括高分子膜(1)、沉积在高分子膜的一部分上的金属带(2)以及用于将该高分子膜附接到所述机翼元件上的构件(3)，所述高分子膜对该复合体附接到其上的机翼形成沙蚀防护，而所述金属带对该机翼形成水蚀防护。

Description

用于机翼元件的前缘的防护垫

技术领域

本发明涉及用于诸如机翼元件的前缘尤其是直升机桨叶的前缘的航空结构的防护装置。

本发明的主题是飞机机翼元件前缘的防护板，尤其是金属/聚合物粘合防护板，其保持受防护部件的空气动力学轮廓，并提供对该轮廓的防护，尤其在同时抵抗固体颗粒(沙蚀)和液体颗粒(雨蚀)的侵袭耐腐蚀方面。

背景技术

腐蚀是飞机的主要问题，尤其是时机翼元件前缘元件。这些区域的已知的防护系统分为两类：

金属覆盖：由钛、钢或镍/钴类的其他金属合金制成的罩对雨蚀具有良好的抵抗，但会被沙很快腐蚀。

高延展性有机覆盖层，为主要基于聚亚安酯的粘合膜形式，对沙蚀具有良好的抵抗，但它们的耐久性相当不令人满意。这些薄膜一方面用作经受沙蚀的直升机桨叶的金属罩的临时防护，另一方面用作桨叶根部附近的较持久的防护。当它们不用在根部附近时，它们不能经受淋雨。

尤其是，事实证实，配备有抵抗沙蚀的薄膜的飞机如果穿过暴风雨，这些薄膜将在约15分钟内被彻底破坏。

因此，主要问题是缺乏抗砂蚀的防护的有效解决方案，该防护能够充分经受雨蚀，从而不被过度频繁地更换，至今，越来越多的使用者要求能够飞越所有的地形，并能够在所有的天气条件下飞行。

结合了抵抗沙蚀和雨蚀的防护件尤其能够使得军用车辆适于所有要求环境下执行任务，并且尤其是综合了沙漠和热带环境的问题的情况下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沙蚀防护装置，其易于使用，且能够经受雨淋。

本发明建议的解决方案包括由复合体组成的机翼元件防护装置，该复合体包括高分子膜、沉积在部分高分子膜上的金属带以及将高分子膜结合到所述机翼元件上的构件组成，所述高分子膜形成用以抵抗机翼的沙蚀的元件，金属带形成用于抗机翼的水蚀的元件，该防护装置结合到机翼元件上。

有利地是，该复合体为中空形状，以适应机翼元件前缘的轮廓。特别地成型操作是热成型，而树脂据此进行选择。

由于机翼元件包括低入射角区域和高入射角区域，高分子膜被有利地形成为覆盖机翼元件的一个或多个低入射角区域，金属带被成形为覆盖该机翼元件的高入射角区域。

根据第一个实施例，金属带粘接到高分子膜。

根据第二个实施例，金属带焊接到高分子膜。

根据第三个实施例，金属带嵌在高分子膜内。

有利地是，金属带通过热喷涂而嵌入高分子膜。

根据第四个实施例，金属带包括粘接到机翼元件上的基部，高分子膜片位于金属带的两侧。

根据第五个实施例，高分子膜包括下部片材和两个上部片材，金属带铺设在下部片材上，两个上部片材在金属带的两侧与该下部片材结合在一起。

有利地是，密封清漆覆盖金属带和高分子膜之间的分界面区域。

优选地，高分子膜从金属带延伸的边缘为斜面边缘。

本发明也涉及包括本发明的装置的机翼元件防护系统，其中，该防护装置附有组装夹具，并与该夹具一起形成适于工厂之外的套件。

本发明还进一步涉及直升机桨叶，该桨叶包括有本发明的装置，其中金属带覆盖叶片的前缘，而高分子膜覆盖叶片前缘周围的下表面部分和上表面部分。

附图说明

在参考附图阅读了下面本发明的非限制性示例实旋例的说明之后，本发明的其他特征和优点将变得清楚，其中：

图1：本发明装置的示例性实施例的俯视图；

图2A到图2D：本发明装置不同实施例的前视图；

图3：本发明的用于直升机桨叶的示例性实施例的透视图；

图4：桨叶前缘的示意性剖视图。

具体实施方式

如上提到的，现今用于桨叶根部附近防护或者抗沙蚀的临时性防护的聚亚安酯薄膜有在雨中快速恶化的缺点。

现在用于临时防护桨叶抗沙蚀的系统是聚亚安酯粘合膜，但没有除冰系统，其具有610-1220mm的宽度以及适应于桨叶长度的长度，表面密度为432-590g/m²，并位于桨叶前缘。

本发明提供一种方案，其能够减缓用于抗沙蚀的塑料薄膜由于水蚀的降解，且图1表示根据本发明的机翼元件的防沙防雨装置俯视图。

该装置包括高分子膜1以及金属带2，高分子膜1抗沙蚀，用于覆盖机翼元件的一个或多个的低入射角区域，金属带2用于抗水蚀，基覆盖所述机翼元件的高入射角区域。

本发明中描述的方案是金属带/高分子膜混合板。该方案是使高分子膜单独在经受沙蚀的区域内、低入射角区域内，并在经受水蚀的区域内、高入射角区域内使用薄金属带防护该薄膜。事实上，快速降解临时沙蚀防护的脱落和损害首先发生在这些区域内。

图4示出桨叶100的前缘，其轮廓10上具有正入射角区域或雨蚀区域的高入射角区域和沙蚀区域的低入射角区域11a、11b。

使用具有针对特定区域的需求的特殊性质的粘合膜使得提供新性能或提高已有性能成为可能，同时，由于薄膜容易更换，而提供了持续的解决方案。

包括高分子膜1和金属带2的复合体，根据图1，设计成遵循桨叶的轮廓，且从此观点出发，根据示出的实施例，该薄膜具有根部侧宽度H1，该宽度大于桨叶顶侧的宽度H2。相似的，根据此实施例，金属带2的宽度h以类似的方式从h1减小到h2。

复合体具有至少充分覆盖桨叶长度的长度L，其等于现有技术中薄膜覆盖的桨叶长度。

为了生产该复合体，很多方案都是可能的，且它们通常具有多层，该多层包括：粘合剂；高分子膜，尤其是PEEK(聚醚醚酮)、PEI(聚醚酰亚胺)、或优选PU(聚氨酯)，其厚度在50到350μm之间，优选是200μm；金属带为铝、钛、优选是钢且更优选是AISI301等级的钢，该金属带具有20到150μm的厚度，优选是50μm。

根据图2A，带2a在薄膜1a表面，且在需要的时候，粘合剂可用于将金属带结合到高分子膜上。

对于某些高分子膜，或者在工艺包括例如金属带热沉积在高分子膜上的情况下(这导致金属带轻微沉积到薄膜内，如图2B所示，在其中，带2b沉积到膜1b内)，粘合剂是可以避免的。

也可能有产品变化。

图2C提供了结合到底层薄膜12上的带2d，同时，两个薄膜11a和11b结合到带的两侧上。在这个实施例中，带和薄膜片材设计成避免带相对于薄膜过厚。

在这三个方案中，胶膜3覆盖高分子膜的底面(与接受金属带的一面相对的面)。

图2D示出一个实施例，在其中两个薄膜片1c、1c′铺设在沉积在基层4的金属带的两侧，并置的薄膜片和基层结合到机翼元件上。

在这种情况下，也可能是两个高分子膜11a、11b的底表面覆盖第一粘合膜3a，基层4覆盖第二粘合膜3b。

在所有的情况下，密封清漆5可以覆盖金属带和高分子膜之间的接合区域以防止风、雨滴或砂刮进金属带和薄膜之间的接合面中并经受被风、雨滴或砂降解或剥离的风险。

相似的，为了避免在该接合面的斜坡内具有断点，根据示出的实施例，该金属带的纵向边缘，为斜面边缘6，其切割角使得带和薄膜之间的平滑过渡成为可能。

金属带按尺寸制作以仅覆盖最可能经受雨蚀的区域，也就是说可能在其上落雨滴的前缘的端部接近前缘切线的法线。为了达到这个目的，带覆盖了前缘顶端周围2到10cm宽的区域。

在桨叶延伸的前缘的下表面和上表面区域，金属带被高分子膜取代，因为在这些小入射角区域，当由于刮桨叶的表面的沙子颗粒的腐蚀变成主要时，水不再时覆盖有薄膜的表面形成威胁。本申请的混合金属/高分子薄膜方案设计成适于主要的攻击类型，该攻击类型取决于正被讨论的桨叶或机翼元件元件的区域。

本发明可用于所有的直升机，并可覆盖桨叶各种区域，尤其是在经受沙蚀的直升机上覆盖有金属盖的区域或现今被高分子膜防护的接近桨叶根部的区域。

图3示出本发明装置的实施例，其中，复合体10是半刚性的，并预成型以适应桨叶100的轮廓，使得高分子膜的部分1′和1″分别位于桨叶100的上部表面101和下部表面102，而由带2覆盖的高分子膜的部分则位于桨叶的可选的金属前缘103上。

高分子膜的成型，尤其是对于选择的材料，实施为在加热模具中的热成型。在这种情况下，金属带优选在热成型操作前就位，并随后其与模具的凸起形状接触。

在这种情况下，薄膜与机翼元件接触的面也被用于将该设备连接到机翼元件上的构件3例如粘合膜覆盖。

在这种情况下，防护装置可选择地与定位在桨叶(例如直升机桨叶)上的组装夹具200配合，以便界定该装置的位置，该装置随后与该夹具形成套件，该套件适于工厂之外，例如在直升机操作区域上的外部。

本发明描述的方案，可为成套的形式，可容易地被使用者安装和替换，其价格具有竞争力，即使飞机在混合气象条件下飞行也能够延长临时防护的服务寿命。

进一步，也作为套件的粘合方案的优点是降低飞机的停工期，而且最重要的是本技术方案可在艰苦环境中维修，尤其是基本吊架或者在户外。

结合以用于生产该“金属带/高分子膜”混合技术方案的材料为：

金属带，其为高加工硬化的AISI 301或1.4310类型的不锈钢，并以厚度为20到100μm的带的形式提供，优选为50μm左右，以提供较好的耐久/质量兼顾的方案；

高分子膜，由一片或多片组成，其为聚亚氨酯薄膜。因为该防护装置的这部分的作用主要是防沙蚀，配方最接近已知其在这些条件下表现良好的参考配方将被作为起始点。其厚度在50到300μm之间变化，但大约200μm的厚度是优选的，同样提供可接受的耐久/质量兼顾的方案；

用于将该板结合到机翼元件上的约50μm的粘合剂与其被组装的材料是兼容的，这保证了界面的稳定性和防护的容易去除以更换它。

通过使用喷洒水滴的装置在根据本发明在50μm的1.43010钢带+200μm PU薄膜多层层叠板上实施腐蚀试验，与在厚度为大约300μm的现有的PU防护装置上实施腐蚀试验对比，目前可得到的结果表明现有的沙蚀防护装置不能经受180m/s的水滴100次冲击，而本发明的复合体抵抗住了速度为250m/s的高于10000次的冲击，根据本发明，通过增加金属带，无论高分子膜厚度怎么减小，这两种方案在防沙蚀方面是能够等同的。

在热成型薄膜的情况下，该装置的制造包括：

切割高分子膜的步骤、切割带的步骤、将带贴到高分子膜上的步骤、在加热的热成型模具中定位该高分子膜+带组合体的步骤、以及使该装置热成形为要覆盖的机翼元件的形状的步骤，然后将粘合膜施加到要施加到机翼元件上的高分子膜的表面上的步骤以及最后的调整步骤。

为了将带施加到高分子膜上，或者提供粘合步骤，或者提供表面加热步骤，或者可选地使用热成形加热步骤以同时将带结合并嵌入高分子膜中。

本发明的重要方面在于该装置在效果和质量方面至少与现有技术相当，而且其更加持久，对于等同的飞行条件而言，这减少了防护更换操作的次数。

Claims (12)

1.一种用于防护机翼元件的防护装置(100)，其特征在于，该防护装置包括复合体(10)，该复合体包括高分子膜(1)、沉积在高分子膜的一部分上的金属带(2)以及用于将该高分子膜结合到所述机翼元件的构件(3)，所述高分子膜形成用于防护与所述防护装置结合的所述机翼元件以抗沙蚀的元件，而所述金属带形成用于防护所述机翼元件以抗水蚀的元件；其中，所述复合体(10)以反浮雕的形式成型以符合所述机翼元件的前缘的轮廓，并且由于所述机翼元件(100)包括小入射角区域和大入射角区域，所述高分子膜被成型以覆盖所述机翼元件的一个或多个小入射角区域，所述金属带被成型以覆盖所述机翼元件的大入射角区域。

2.根据权利要求1所述的用于机翼元件的防护装置，其中，所述金属带(2a)被粘接到所述高分子膜(1a)。

3.根据权利要求1所述的用于机翼元件的防护装置，其中，所述金属带(2a)被焊接到所述高分子膜(1a)。

4.根据权利要求1所述的用于机翼元件的防护装置，其中，所述金属带(2b)被嵌入到所述高分子膜(1b)中。

5.根据权利要求4所述的用于机翼元件的防护装置，其中，所述金属带(2b)通过热喷涂而嵌入到所述高分子膜(1b)。

6.根据权利要求1所述的用于机翼元件的防护装置，其中，所述金属带(2c)包括被结合到所述机翼元件的基部(4)，多片高分子膜(1c)被定位在所述金属带的两侧。

7.根据权利要求1所述的用于机翼元件的防护装置，其中，所述高分子膜包括下部片材(12)和两个上部片材(11a，11b)，所述金属带(2d)铺设在所述下部片材上，所述两个上部片材在金属带两侧与所述下部片材接合在一起。

8.根据权利要求2到7中任一项所述的防护装置，其中，密封清漆(5)覆盖所述金属带和所述高分子膜之间的接合区域。

9.根据前述权利要求任一项所述的防护装置，其中，所述金属带的从所述高分子膜延伸的边缘为斜面边缘(6)。

10.一种包括前述权利要求任一项所述的防护装置的机翼元件防护系统，其中，该防护装置附有组装夹具，并与该组装夹具形成套件，该套件能够适用于工厂之外。

11.一种覆盖有前述权利要求1-9中任一项所述的防护装置的机翼元件，其中，所述金属带覆盖所述机翼元件的前缘(103)，而所述高分子膜围绕所述前缘覆盖所述机翼元件的下表面部分(102)和上表面部分(101)。

12.一种覆盖有根据权利要求1-9任一项所述的防护装置的直升机桨叶(100)，其中，所述金属带覆盖所述桨叶的前缘(103)，而所述高分子膜覆盖所述桨叶前缘周围的下表面部分(102)和上表面部分(101)。