CN109533315A - 一种直升机复合材料桨叶泡沫填芯结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种直升机复合材料桨叶泡沫填芯结构，属于直升机桨叶设计技术领域。所述结构包括沿所述复合材料桨叶展向布置的多段泡沫填芯部分，相邻段泡沫填芯部分对接处设置为非平面对接。本发明可给直升机提供成这种非直线对接方式，其优点主要是泡沫之间不容易滑移产生间隙，即便产生间隙，在同一个弦向剖面处只有少数几个点的蒙皮褶皱，不会形成应力集中，对某个剖面的桨叶强度不会产生大的影响。

Description

一种直升机复合材料桨叶泡沫填芯结构

技术领域

本申请属于直升机桨叶设计技术领域，具体涉及一种直升机复合材 料桨叶泡沫填芯结构。

背景技术

旋翼系统是直升机最关键的动部件，而桨叶又是旋翼系统中重要部 件，是直升机的主要升力面和操纵面，实现直升机的悬停、前飞和各种 机动飞行。随着材料技术的发展，国内外先进直升机旋翼桨叶几乎都采 用了复合材料桨叶。这种桨叶内部需要填充泡沫，泡沫的作用是提供模 压压力，维持翼型型面，减轻桨叶重量。

对于3吨及以上吨位的直升机，其主桨叶长度超过5米，因此其内部 泡沫填芯受原材料尺寸规格限制，需要几块拼接，以往拼接的方式为沿 弦长方向(桨叶宽度方向)直线拼接，这种拼接方式往往在桨叶模压时， 在泡沫对接的位置产生缝隙，从而引起该处蒙皮塌陷(蒙皮皱褶)，在 桨叶翼型段疲劳试验时该处就成了最薄弱的地方，提前破坏，极大的影响桨叶寿命。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种直升机复合材 料桨叶泡沫填芯结构，包括沿所述复合材料桨叶展向布置的多段泡沫填 芯部分，相邻段泡沫填芯部分对接处设置为非平面对接。

优选的是，所述相邻段泡沫填芯部分对接处设置为多条直边对接。

优选的是，所述多条直边对接包括：在一个泡沫填芯部分端部设置 有V型槽，在另一个泡沫填芯部分端部设置有V型凸起，所述V型槽适配 容纳所述V型凸起。

优选的是，所述多条直边对接包括：在一个泡沫填芯部分端部设置 有两个V型槽构成的W型结构，在另一个泡沫填芯部分端部设置有两个V 型凸起对应的M型结构，所述两个V型槽适配容纳两个所述V型凸起。

优选的是，所述相邻段泡沫填芯部分对接处设置为弧形对接。

优选的是，所述弧形对接包括采用抛物线对接。

优选的是，所述弧形对接包括采用半圆对接。

本申请可给直升机提供成这种非直线对接方式，其优点主要是泡沫 之间不容易滑移产生间隙，即便产生间隙，在同一个弦向剖面处只有少 数几个点的蒙皮褶皱，不会形成应力集中，对某个剖面的桨叶强度不会 产生大的影响。

附图说明

图1为本申请直升机复合材料桨叶泡沫填芯结构的一优选实施例的 复合材料桨叶示意图。

图2为本申请直升机复合材料桨叶泡沫填芯结构的一优选实施例的 泡沫对接裂缝对强度的影响示意图。

图3为本申请图1所示实施例的桨叶A-A剖视图。

图4为常规桨叶泡沫填芯分块对接示意图。

图5为本申请直升机复合材料桨叶泡沫填芯结构的一优选实施例的 另一桨叶泡沫填芯分块锯齿对接示意图。

图6为本申请直升机复合材料桨叶泡沫填芯结构的一优选实施例的 另一桨叶泡沫填芯分块V形对接示意图。

图7为本申请直升机复合材料桨叶泡沫填芯结构的一优选实施例的 另一桨叶泡沫填芯分块W形对接示意图。

图8为本申请直升机复合材料桨叶泡沫填芯结构的一优选实施例的 另一桨叶泡沫填芯分块抛物线对接示意图。

图9为本申请直升机复合材料桨叶泡沫填芯结构的一优选实施例的 另一桨叶泡沫填芯分块半圆对接示意图。

其中，1-桨叶；2-泡沫填芯；3-前缘大梁；4-后缘大梁；5-桨根；6- 蒙皮；7-桨根泡沫；8-桨尖泡沫；9-对接部分；10-夹角α。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本 申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细 的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件 或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施 方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示 例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本 申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图 对本申请的实施方式进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横 向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方 位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗 示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本申请涉及一种直升机复合材料桨叶泡沫填芯结构，如图5-图9所示， 包括沿所述复合材料桨叶展向布置的多段泡沫填芯部分，相邻段泡沫填 芯部分对接处设置为非平面对接。

首先参考图1及图3，本申请涉及到的桨叶1主要结构包括泡沫填芯2、 前缘大梁3、后缘大梁4、桨根5和蒙皮6，其中泡沫一般采用聚氨酯泡沫 或PMI泡沫，但无论采用哪种泡沫，其规格受泡沫发泡工艺限制，一般长 度方向只能做到3.5米左右，如果超过3.5米以上的桨叶其内部泡沫填芯必 须考虑到分两块或多块泡沫对接。如图4所示，为常规对接方法，采用沿 弦长方向的“一”字形对接两段桨叶泡沫填芯。如图1，直升机桨叶主要 承受离心力Fx和3个方向的弯矩，其中弯矩分为挥舞弯矩My、摆振弯矩 Mz和扭矩Mx，根据强度分析，其中挥舞弯矩My对桨叶的造成的损伤占 总损伤的90％以上。因此，常规“一”字方案的缺点在于蒙皮容易在对接 处形成“一”字型褶皱，这种褶皱在挥舞弯矩的作用下容易破坏。“一”字型皱褶对强度的影响与泡沫对接的缝隙宽度有直接关系，如图2所示。 因此，本申请采用非直线型泡沫对接来改善强度的稳定性。

本实施例中，两块或多块泡沫对接处采用非直线对接，可有效降低 泡沫对接缝隙带来的强度影响。以图4及图6进行对比分析，桨叶在受垂 直于桨叶平面方向的力时，垂直力恰好作用于两段对接泡沫处，此时桨 叶只能依靠包覆泡沫填芯的外壳进行承力，图4所示的泡沫填芯对接处的 条形空白区域无任何承力点(图示虚线所示的线段上没有任何承力点)， 而图6所示，在对接部分9处，桨叶受垂直力时(如虚线所示)，仅有两 个小线段不承力，因此，本申请能够提高桨叶寿命。

在一些可选实施方式中，如图5所示，所述相邻段泡沫填芯部分对接 处设置为多条直边对接。

在一些可选实施方式中，所述多条直边对接包括：在一个泡沫填芯 部分端部设置有V型槽，在另一个泡沫填芯部分端部设置有V型凸起，所 述V型槽适配容纳所述V型凸起。

本实施例如图6所示，其V形槽可以放在桨根泡沫7，对应桨尖泡沫就 是V形凸起。也可以V形槽放在桨尖泡沫8上，对应的桨根泡沫7就是V形 凸起。V形夹角α10也有一定要求。夹角α太大，蒙皮形成的褶皱接近“一” 字型，对桨叶寿命不利，夹角α太小，V形凸起和凹槽泡沫不易加工，而 且容易碎裂。本实施例夹角α范围为：20°≤α≤150°。

在一些可选实施方式中，如图7所示，所述多条直边对接包括：在一 个泡沫填芯部分端部设置有两个V型槽构成的W型结构，在另一个泡沫填 芯部分端部设置有两个V型凸起对应的M型结构，所述两个V型槽适配容 纳两个所述V型凸起。

在一些可选实施方式中，所述相邻段泡沫填芯部分对接处设置为弧 形对接。

在一些可选实施方式中，如图8所示，所述弧形对接包括采用抛物线 对接。抛物线开口不易过大，过大接近一字型，对强度不理，开口也不 易过小，不然增加了加工难度和破碎风险，弯曲程度参考V形夹角α。

在一些可选实施方式中，所述弧形对接包括采用半圆对接，如图9所 示。

本申请可给直升机提供成这种非直线对接方式，其优点主要是泡沫 之间不容易滑移产生间隙，即便产生间隙，在同一个弦向剖面处只有少 数几个点的蒙皮褶皱，不会形成应力集中，对某个剖面的桨叶强度不会 产生大的影响。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内， 可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此， 本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种直升机复合材料桨叶泡沫填芯结构，其特征在于，包括沿所述复合材料桨叶展向布置的多段泡沫填芯部分，相邻段泡沫填芯部分对接处设置为非平面对接。

2.如权利要求1所述的直升机复合材料桨叶泡沫填芯结构，其特征在于，所述相邻段泡沫填芯部分对接处设置为多条直边对接。

3.如权利要求2所述的直升机复合材料桨叶泡沫填芯结构，其特征在于，所述多条直边对接包括：在一个泡沫填芯部分端部设置有V型槽，在另一个泡沫填芯部分端部设置有V型凸起，所述V型槽适配容纳所述V型凸起。

4.如权利要求2所述的直升机复合材料桨叶泡沫填芯结构，其特征在于，所述多条直边对接包括：在一个泡沫填芯部分端部设置有两个V型槽构成的W型结构，在另一个泡沫填芯部分端部设置有两个V型凸起对应的M型结构，所述两个V型槽适配容纳两个所述V型凸起。

5.如权利要求1所述的直升机复合材料桨叶泡沫填芯结构，其特征在于，所述相邻段泡沫填芯部分对接处设置为弧形对接。

6.如权利要求1所述的直升机复合材料桨叶泡沫填芯结构，其特征在于，所述弧形对接包括采用抛物线对接。

7.如权利要求1所述的直升机复合材料桨叶泡沫填芯结构，其特征在于，所述弧形对接包括采用半圆对接。