CN113942643A - 一种桨尖可更换的复合材料桨叶 - Google Patents

一种桨尖可更换的复合材料桨叶 Download PDF

Info

Publication number
CN113942643A
CN113942643A CN202111177041.4A CN202111177041A CN113942643A CN 113942643 A CN113942643 A CN 113942643A CN 202111177041 A CN202111177041 A CN 202111177041A CN 113942643 A CN113942643 A CN 113942643A
Authority
CN
China
Prior art keywords
blade
tip
blade body
joint
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111177041.4A
Other languages
English (en)
Inventor
袁翔
吴灵伟
李伟
熊绍海
喻国瑞
江嘉吉
孙立达
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Helicopter Research and Development Institute
Original Assignee
China Helicopter Research and Development Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Helicopter Research and Development Institute filed Critical China Helicopter Research and Development Institute
Priority to CN202111177041.4A priority Critical patent/CN113942643A/zh
Publication of CN113942643A publication Critical patent/CN113942643A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/32Rotors
    • B64C27/46Blades
    • B64C27/473Constructional features
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64FGROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F5/00Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64FGROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F5/00Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
    • B64F5/60Testing or inspecting aircraft components or systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本申请属于桨叶结构设计与旋翼动力学设计领域,公开了一种桨尖可更换的复合材料桨叶,包括:叶身段和桨尖段;叶身段靠近桨尖一端为叶身接头段,桨尖段远离桨尖一端为桨尖接头段;叶身接头为单耳,设置在叶身蒙皮内,单耳上还设有多个第一螺栓孔贯穿单耳上下表面;桨尖接头段包括:桨尖蒙皮、桨尖接头和桨尖填块;桨尖接头为与单耳相配合的双耳,设置在桨尖蒙皮内;双耳上均设有与第一螺栓孔相配合的第二螺栓孔;叶身接头与桨尖接头插接后通过螺栓固定;桨尖填块填充在桨尖接头和桨尖蒙皮之间。叶身蒙皮第一螺栓孔对应区域上下表面设有容纳螺栓的开口,上翼面口盖和下翼面口盖盖在叶身蒙皮的开口上以维持桨叶气动外形。

Description

一种桨尖可更换的复合材料桨叶
技术领域
本发明属于桨叶结构设计与旋翼动力学设计领域,公开了一种桨尖可更换的复合材料桨叶。
背景技术
旋翼噪声是直升机噪声的主要来源,而桨叶的桨尖形状对直升机旋翼的噪声影响非常大,为了验证不同桨尖形状对直升机旋翼噪声的影响,国内外曾投入大量模型桨叶进行验证。当前绝大部分旋翼桨叶都是采用复合材料桨叶,每生产一种外形的桨叶需要投入一套对应的生产模具,因此复合材料桨叶生产成本较高,生产周期较长。
在进行气动噪声验证试验时,通常会根据桨尖形状的不同,制造大量验证所需的模型桨叶,反复的开模与生产导致最终试验的成本较高,试验周期较长,同时,由于试验完成后,桨叶和对应的模具通常就报废处理,因此最终导致材料和资源损耗。
为了节约成本、缩短研制周期,同时减少资源浪费和降低环境污染,需要设计一种可更换桨尖的桨叶结构,满足上述要求。
发明内容
本发明的目的是设计一种桨尖可更换的结构,用于保障桨叶运转功能的同时,实现桨叶桨尖自由更换。
一种桨尖可更换的复合材料桨叶,包括:叶身段和桨尖段;
所述叶身段靠近桨尖一端为叶身接头段,所述桨尖段远离桨尖一端为桨尖接头段;
所述叶身接头段包括:叶身蒙皮、叶身接头、上翼面口盖、下翼面口盖;
所述叶身接头为单耳,设置在叶身蒙皮内,所述单耳上还设有多个第一螺栓孔贯穿单耳上下表面;
所述桨尖接头段包括:桨尖蒙皮、桨尖接头和桨尖填块;所述桨尖接头为与所述单耳相配合的双耳,设置在桨尖蒙皮内;所述双耳上均设有与第一螺栓孔相配合的第二螺栓孔;叶身接头与桨尖接头插接后通过螺栓固定;所述桨尖填块填充在桨尖接头和桨尖蒙皮之间。
所述叶身蒙皮第一螺栓孔对应区域上下表面设有容纳螺栓的开口,所述上翼面口盖和下翼面口盖盖在叶身蒙皮的开口上以维持桨叶气动外形。
进一步,所述叶身接头单耳上下表面分别设有一半圆形凸台;凸台弧形段靠近桨尖;
叶身段上下复材大梁分别缠绕在叶身接头上下表面半圆形凸台上。
进一步,所述叶身接头段长度不超过桨叶总长度的15%,且叶身接头段与叶身段一起固化成型。
进一步,叶身接头上下表面半圆形凸台的弧面打磨粗糙。
进一步,所述叶身接头段还包括:叶身上填块、叶身下填块;所述叶身上填块胶接在叶身接头与叶身蒙皮上翼面之间;所述叶身下填块胶接在叶身接头与叶身蒙皮下翼面之间;
叶身上填块、叶身下填块材质为与大梁材质相同的复合材料;
所述叶身上填块和叶身下填块上均设有多个第一通孔,所述第一通孔位置和尺寸与第一螺栓孔位置和尺寸相匹配。
进一步,所述叶身接头段还包括:前缘泡沫和后缘泡沫;所述前缘泡沫胶接在叶身接头与叶身蒙皮前缘之间;所述后缘泡沫胶接在叶身接头与叶身蒙皮后缘之间。
进一步,所述上翼面口盖上设有多个台阶孔,多个台阶孔位置与第一螺栓孔位置相匹配;台阶孔大孔直径与螺栓头直径相匹配,螺栓头小孔直径与螺栓杆直径相匹配;下翼面口盖上设有多个与螺栓相匹配的螺纹孔,螺纹孔位置与第一螺栓孔位置相匹配。
进一步,所述上翼面口盖、下翼面口盖、叶身接头和桨尖接头为金属材质。
有益效果:
本发明的桨尖可更换结构,结构简单,拆装方便,相比传统桨叶,可以快速更换桨尖,减少桨叶制造成本和制造周期,有效减少材料浪费,通用性好,可用于直升机桨叶、螺旋桨桨叶等类似结构使用。
附图说明
图1是一种直升机桨叶示意图;
图2是一种直升机桨叶更换桨尖后的示意图;
图3是叶身接头和桨尖接头示意图;
图4是桨尖接头和叶身接头连接示意图;
图5是桨叶接头段剖切示意图;
图6是桨叶接头段完整示意图;
其中,1-主蒙皮,2-螺栓,3-上翼面口盖,4-前缘泡沫,5-叶身接头,6-叶身下填块,7-叶身上填块,8-大梁,9-后缘泡沫,10-下翼面口盖,11-桨尖下填块,12-桨尖接头,13-桨尖上填块。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明:
参见图1和图2,本发明提供一种桨尖可更换结构,可实现复合材料桨叶桨尖更换,从而改变桨叶形状。所述接头段布置在桨叶翼型厚度较大位置段,此位置空间相对较大,便于结构布置,同时接头段布置在大梁铺放的延长线上,传力效果最好。叶身接头段的上翼面和下翼面用金属口盖包裹,采用这种结构可以利用金属良好的延展性保证桨叶局部段外形,还可以给连接螺栓提供支撑面,同时可以防止渗水。
参见图3和图4,本发明包括叶身接头和桨尖接头,其中叶身接口为长方形结构,一端在上下面分别设置有半圆形凸台,另一端设置有3处螺栓连接孔。凸台圆弧面经过吹沙或者打磨处理,增加表面粗糙度,提高与大梁的粘接性能;所述叶身接头带孔的一端与桨尖接头的凹槽对接,3处螺栓连接孔对齐,通过螺栓连接固定。旋转过程中通过螺栓将桨尖上的离心力传递至叶身接头上,再将离心力通过叶身接头与大梁的连接传递至叶身。利用所述叶身接头单与桨尖接头双耳对接,实现将桨尖上产生的弯矩传递至叶身上。所述叶身接头和桨尖接头的均设置有台阶,此台阶有利于填块与接头粘接,防止在受力作用下出现错位。
参见图5和图6,接头段最外层包裹有蒙皮,前缘泡沫圆弧面与蒙皮内表面粘接,内侧平面与接头段的侧面粘接;所述桨尖上填块固定在桨尖接头上方外端面,并与螺栓连接;所述上翼面盖板与桨尖上填块贴合,并由螺栓连接固定;所述桨尖下填块固定在桨尖接头下方外端面,并与螺栓连接;所述下翼面盖板与桨尖下填块贴合,并由螺栓连接固定;所述叶身上填块固定在叶身接头上表面,其凹槽与叶身接头的凸台、大梁粘接,靠近桨尖的侧面与桨尖接头、桨尖上填块以及上翼面口盖端面对接。所述叶身下填块固定在叶身接头下表面,其凹槽与叶身接头的凸台、大梁粘接,靠近桨尖的侧面与桨尖接头、桨尖下填块以及下翼面口盖端面对接。所述后缘泡沫的上表面和下表面与蒙皮后缘内表面粘接,内侧平面与接头段侧面粘接。
采用上述桨尖可更换结构,是考虑到以下因素:
本方案中采用大梁环绕叶身接头凸台固定的方式,大梁是采用多数大梁带构成的。标准规格的大梁带有固定的厚度和宽度,基于该原因,凸台的高度根据所选大梁带宽度来确定。
由于旋翼在工作过程中,桨叶时刻承受离心力和扭转力矩,因此桨叶处于拉伸和扭转同时存的变形状态,为了防止扭转过程桨叶刚度下降,必须将接头段蒙皮的内腔体填充满。接头上下表面的空间采用所述填块填充,填块外形与接头的外形、蒙皮外形以及口盖外形适配,填块由预浸纤维材料制成,硬度相对较高,在螺栓拧紧后不易变形;填块填充在接头与盖板之间,将接头与盖板隔开,防止金属之间接触产生的磨损和腐蚀,填块粘接前,需粘接的表面贴上胶膜,提高粘接能力。接头前后侧面的空间采用密度更低的泡沫填充,泡沫外形根据蒙皮形状适配。
所述桨尖接头为金属材料,固化前将表面进行打磨或吹沙处理,涂防腐底胶并粘贴胶膜,提高其表面粘接能力,经过加温加压与桨尖段固化为一体,叶身接头采用同样处理方式与叶身段固化为一体;安装时将桨尖接头的卡槽与叶身接头的凸台对接,连接孔对齐,铺上盖板,用螺栓连接固定。
所述叶身上大梁和叶身下大梁分别是缠绕在叶身接头上下的缠绕凸台上,实现将接头和桨尖的离心力传递至叶身上。为了保证离心力更好传递,大梁应该铺放在翼型厚度较大位置,此位置空间较大,便于接头段设置,同时可以保证大梁沿直线铺放。
口盖外形根据桨叶外形需要配置,不影响桨叶气动性能。螺栓连接位置采用台阶孔,将螺栓头埋在台阶中。螺栓从上翼面口盖的螺栓连接孔插入,与下翼面口盖螺栓孔的螺纹连接。
以上所述,仅为本发明的具体实施例,对本发明进行详细描述,未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种桨尖可更换的复合材料桨叶,其特征在于:所述桨叶包括:叶身段和桨尖段;
所述叶身段靠近桨尖一端为叶身接头段,所述桨尖段远离桨尖一端为桨尖接头段;
所述接头段包括:叶身接头和桨尖接头;
所述叶身接头段包括:叶身蒙皮、叶身接头、、叶身上填块、叶身下填块、上翼面口盖、下翼面口盖;
所述叶身接头为单耳,设置在叶身蒙皮内,所述单耳上还设有多个第一螺栓孔贯穿单耳上下表面;
所述桨尖接头段包括:桨尖蒙皮、桨尖接头、桨尖上填块和桨尖下填块;所述桨尖接头为与所述单耳相配合的双耳,设置在桨尖蒙皮内;所述双耳上均设有与第一螺栓孔相配合的第二螺栓孔;叶身接头与桨尖接头插接后通过螺栓固定;所述桨尖上填块、桨尖下填块填充在桨尖接头和桨尖蒙皮之间。
所述叶身蒙皮第一螺栓孔对应区域上下表面设有容纳螺栓的开口,所述上翼面口盖和下翼面口盖盖在叶身蒙皮的开口上以维持桨叶气动外形。
2.根据权利要求1所述的一种桨尖可更换的复合材料桨叶,其特征在于:所述叶身接头单耳上下表面分别设有一半圆形凸台;凸台弧形段靠近桨尖;
叶身段上下复材大梁分别缠绕在叶身接头上下表面半圆形凸台上。
3.根据权利要求2所述的一种桨尖可更换的复合材料桨叶,其特征在于:所述叶身接头段长度不超过桨叶总长度的15%,且叶身接头段与叶身段一起固化成型。
4.根据权利要求3所述的一种桨尖可更换的复合材料桨叶,其特征在于:叶身接头上下表面半圆形凸台的弧面打磨粗糙。
5.根据权利要求1所述的一种桨尖可更换的复合材料桨叶,其特征在于:所述叶身接头段还包括:叶身上填块、叶身下填块;所述叶身上填块胶接在叶身接头与叶身蒙皮上翼面之间;所述叶身下填块胶接在叶身接头与叶身蒙皮下翼面之间;
叶身上填块、叶身下填块材质为与大梁材质相同的复合材料;
所述叶身上填块和叶身下填块上均设有多个第一通孔,所述第一通孔位置和尺寸与第一螺栓孔位置和尺寸相匹配。
6.根据权利要求5所述的一种桨尖可更换的复合材料桨叶,其特征在于:所述叶身接头段还包括:前缘泡沫和后缘泡沫;所述前缘泡沫胶接在叶身接头与叶身蒙皮前缘之间;所述后缘泡沫胶接在叶身接头与叶身蒙皮后缘之间。
7.根据权利要求6所述的一种桨尖可更换的复合材料桨叶,其特征在于:所述上翼面口盖上设有多个台阶孔,多个台阶孔位置与第一螺栓孔位置相匹配;台阶孔大孔直径与螺栓头直径相匹配,螺栓头小孔直径与螺栓杆直径相匹配;下翼面口盖上设有多个与螺栓相匹配的螺纹孔,螺纹孔位置与第一螺栓孔位置相匹配。
8.根据权利要求1所述的一种桨尖可更换的复合材料桨叶,其特征在于:所述上翼面口盖、下翼面口盖、叶身接头和桨尖接头为金属材质。
CN202111177041.4A 2021-10-09 2021-10-09 一种桨尖可更换的复合材料桨叶 Pending CN113942643A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111177041.4A CN113942643A (zh) 2021-10-09 2021-10-09 一种桨尖可更换的复合材料桨叶

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111177041.4A CN113942643A (zh) 2021-10-09 2021-10-09 一种桨尖可更换的复合材料桨叶

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113942643A true CN113942643A (zh) 2022-01-18

Family

ID=79329428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111177041.4A Pending CN113942643A (zh) 2021-10-09 2021-10-09 一种桨尖可更换的复合材料桨叶

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113942643A (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3721507A (en) * 1971-09-22 1973-03-20 United Aircraft Corp Blade for high speed helicopter
US5320494A (en) * 1992-12-22 1994-06-14 United Technologies Corporation Helicopter rotor blade having a replaceable anhedral tip
CN1241974A (zh) * 1996-12-23 2000-01-19 西科尔斯基飞机公司 直升机旋翼的复合材料桨尖小翼组件
CN101428686A (zh) * 2008-12-23 2009-05-13 北京航空航天大学 共轴直升机复合材料桨叶结构设计的方法
CN102032125A (zh) * 2009-10-01 2011-04-27 维斯塔斯风力系统有限公司 风轮机叶片
CN102046964A (zh) * 2008-05-07 2011-05-04 维斯塔斯风力系统有限公司 组合式叶片
CN106516102A (zh) * 2016-11-29 2017-03-22 中国直升机设计研究所 一种带翼尖喷气功能的复合材料桨叶
CN106762389A (zh) * 2016-12-20 2017-05-31 北京金风科创风电设备有限公司 叶尖、风力发电机组叶片及叶尖的安装方法
CN108454822A (zh) * 2018-04-28 2018-08-28 成都航空职业技术学院 一种可拆换小翼装置及其拆换方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3721507A (en) * 1971-09-22 1973-03-20 United Aircraft Corp Blade for high speed helicopter
US5320494A (en) * 1992-12-22 1994-06-14 United Technologies Corporation Helicopter rotor blade having a replaceable anhedral tip
CN1241974A (zh) * 1996-12-23 2000-01-19 西科尔斯基飞机公司 直升机旋翼的复合材料桨尖小翼组件
CN102046964A (zh) * 2008-05-07 2011-05-04 维斯塔斯风力系统有限公司 组合式叶片
CN101428686A (zh) * 2008-12-23 2009-05-13 北京航空航天大学 共轴直升机复合材料桨叶结构设计的方法
CN102032125A (zh) * 2009-10-01 2011-04-27 维斯塔斯风力系统有限公司 风轮机叶片
CN106516102A (zh) * 2016-11-29 2017-03-22 中国直升机设计研究所 一种带翼尖喷气功能的复合材料桨叶
CN106762389A (zh) * 2016-12-20 2017-05-31 北京金风科创风电设备有限公司 叶尖、风力发电机组叶片及叶尖的安装方法
CN108454822A (zh) * 2018-04-28 2018-08-28 成都航空职业技术学院 一种可拆换小翼装置及其拆换方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106662070B (zh) 用于风力涡轮机叶片的叶尖系统
CA2806784C (en) Blade insert for a wind turbine rotor blade and related methods
US4976587A (en) Composite wind turbine rotor blade and method for making same
CA2806793C (en) Blade insert for a wind turbine rotor blade and related methods
US8753092B2 (en) Rotor blade for a wind turbine and methods of manufacturing the same
DK177928B1 (en) Wind turbine blade with extended shell section
CN104696167B (zh) 一种钝尾缘风力涡轮机叶片及其实施装置与方法
US8250761B2 (en) Methods of manufacturing rotor blades for a wind turbine
CN105952580B (zh) 一种风电叶片及其制作工艺
US11428203B2 (en) Wind turbine blade comprising two blade parts and an aerodynamic sleeve
CN105682898A (zh) 用于风力涡轮机叶片壳体的接合方法
US20110142661A1 (en) Trailing edge bonding cap for wind turbine rotor blades
CN105899353B (zh) 用于制造风力涡轮机叶片部件的系统和方法
CN114851581B (zh) 一种模块化叶片连接结构、方法及工装
CN113508226A (zh) 风力涡轮机叶片和用于生产风力涡轮机叶片的方法
EP3418558B1 (en) Bonded window cover with joint assembly for a wind turbine rotor blade
CN114127427A (zh) 纵向边缘延伸件
CN113942643A (zh) 一种桨尖可更换的复合材料桨叶
CN104653411B (zh) 一种带有尾缘增强预制件的风力涡轮机叶片
CN116917113A (zh) 用于引导风力涡轮机叶片的抗剪腹板的引导构件
CN102179938A (zh) 风电叶片后缘粘合补强工艺
CN115485127A (zh) 风力涡轮机叶片
CN106678002B (zh) 一种风力机叶片及叶片加工方法
CN212920524U (zh) 一种风电叶片
CN110254605B (zh) 一种大尺寸潜水器复合材料承载壳体制造工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20220118

RJ01 Rejection of invention patent application after publication