CN114030637A - 一种直升机大梁及大梁带的剪裁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于直升机旋翼缠绕大梁结构设计技术领域，一种大梁带的剪裁方法。所述方法包括：采用复合材料绕2个衬套缠绕形成环形大梁，并将所述环形大梁从中部裁断，构成直升机承力大梁的大梁带；直升机承力大梁的大梁带(1)从内向外依次包括内层大梁带(4)、中间大梁带(5)、外层大梁带(6)和最外层大梁带(7)。解决了大梁带尖端开裂的问题。此项技术可扩展应用于其他直升机复合材料柔性梁及桨叶的无纬带大梁结构设计。

Description

一种直升机大梁及大梁带的剪裁方法
技术领域
本发明属于直升机旋翼缠绕大梁结构设计技术领域，一种大梁带的剪裁方法。
背景技术
缠绕大梁通常用于直升机复合材料桨叶以及无轴承旋翼柔性梁上，直升机桨叶及柔性梁结构主要由大梁、接头填块、衬套等组成。大梁作为其主承力构件，由机械缠绕制成的玻璃无纬带大梁绕过根部衬套，通过根部接头填块实现平滑过渡，承受全部离心力和部分挥舞和摆振弯矩。由于桨叶或柔性梁不同剖面的刚度设计要求，大梁带需要沿展向进行剪裁，目前主流的剪裁方式为由内到外的阶梯型裁剪。在某无人直升机的试验过程中发现，正常飞行过程中柔性梁承受了很大的离心力，无纬带大梁的径向力学性能薄弱，大梁带与接头填块尖端形成一定角度，在轴向力的作用下容易出现大梁带开裂现象。承力大梁采用三维编织复合材料可解决材料径向力学性能薄弱的问题，但由于三维编织复合材料制造工艺复杂，现阶段工程应用难度较大。
发明内容
本发明的目的：提供一种大梁带的剪裁方法，解决了大梁带尖端开裂的问题。此项技术可扩展应用于其他直升机复合材料柔性梁及桨叶的无纬带大梁结构设计。
发明的技术方案：一方面，提供一种大梁带的剪裁方法，所述方法包括：采用复合材料绕2个衬套缠绕形成环形大梁，并将所述环形大梁从中部裁断，构成直升机承力大梁的大梁带；直升机承力大梁的大梁带从内向外依次包括内层大梁带4、中间大梁带5、外层大梁带6和最外层大梁带7；
对所述大梁带进行裁剪，具体裁剪方法为：从内往外最里层的N束内层大梁带4不剪裁；靠近内层大梁带4的中间大梁带5沿展向依次斜向剪裁，以形成台阶形结构；靠近中间大梁带5的外层大梁带6展向剪裁起始位置保持与中间大梁带展向起始位置一致，沿展向依次斜向剪裁，以形成台阶形结构；靠近外层大梁带6的最外层大梁带7不剪裁，用于缠绕在接头填块2上时，与内层大梁带4接触，构成封闭回路。
进一步地，中间大梁带5沿展向依次斜向剪裁形成的台阶形结构与内层大梁带4的夹角不超过45°。
进一步地，外层大梁带6沿展向依次斜向剪裁形成的台阶形结构与中间大梁带5的夹角不超过45°。
进一步地，在裁剪完中间大梁带5后，在内层大梁带4靠近中间大梁带5的表面铺设胶膜，避免缠绕在接头填块2后大梁带层间的分层开裂。
进一步地，在裁剪完外层大梁带6后，在中间大梁带5靠近外层大梁带6的表面铺设胶膜，避免缠绕在接头填块2后大梁带层间的分层开裂。
进一步地，复合材料选用无纬带或单向布。
进一步地，无纬带或单向布选用玻璃纤维或碳纤维。
另一方面，提供一种直升机大梁，包括如上所述裁剪后的大梁带，所述裁剪后的大梁带缠绕于接头填块2，接头填块2套设于衬套3；接头填块2外形为鱼形结构。
本发明的优点：直升机复合材料柔性梁采用这种承力大梁剪裁方式，可以实现大梁带与接头填块尖端的夹角变小，传力路径相较于传统大梁带剪裁方式如图2所示更加优化，大梁带不易开裂，提高了柔性梁的寿命。此方法应用于某无人直升机的柔性梁上，增强了柔性梁的抗拉伸能力，提高了柔性梁的使用寿命。此方法可推广应用于其他直升机复合材料桨叶根部或柔性梁的单向大梁带，降低大梁带开裂风险。
附图说明：
图1是本实施例缠绕大梁的新型剪裁方式,a为大梁带走向示意图、b为大梁带新型剪裁示意图；
图2是缠绕大梁传统剪裁方式。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
实施例1
结合图1所示，本实施例，提供一种大梁带的剪裁方法，所述方法包括：采用复合材料绕2个衬套缠绕形成环形大梁，并将所述环形大梁从中部裁断，构成直升机承力大梁的大梁带；直升机承力大梁的大梁带从内向外依次包括内层大梁带4、中间大梁带5、外层大梁带6和最外层大梁带7。
结合图1中的b图所示，对所述大梁带进行裁剪，具体裁剪方法为：从内往外最里层的N束内层大梁带4不剪裁；靠近内层大梁带4的中间大梁带5沿展向依次斜向剪裁，以形成台阶形结构；靠近中间大梁带5的外层大梁带6展向剪裁起始位置保持与中间大梁带展向起始位置一致，沿展向依次斜向剪裁，以形成台阶形结构，中间大梁带5与外层大梁带6绕接头填块2缠绕时形成锥形结构；靠近外层大梁带6的最外层大梁带7不剪裁，用于缠绕在接头填块2上时，与内层大梁带4接触，构成封闭回路。
本实施例，中间大梁带5沿展向依次斜向剪裁形成的台阶形结构与内层大梁带4的夹角不超过45°。外层大梁带6沿展向依次斜向剪裁形成的台阶形结构与中间大梁带5的夹角不超过45°。通过限制裁剪的尖角，避免裁剪过于剧烈引起刚度突变，降低大梁使用寿命。
本实施例，在裁剪完中间大梁带5后，在内层大梁带4靠近中间大梁带5的表面铺设胶膜，避免缠绕在接头填块2后大梁带层间的分层开裂。
本实施例，在裁剪完外层大梁带6后，在中间大梁带5靠近外层大梁带6的表面铺设胶膜，避免缠绕在接头填块2后大梁带层间的分层开裂。
本实施例，复合材料选用无纬带或单向布。进一步地，无纬带或单向布选用玻璃纤维或碳纤维。
本实施例，形成阶梯厚度小，大梁带与接头填块尖端形成的夹角α小，在较大离心力下传力路径近乎直线，大梁带不易开裂。
结合图1中的a图所示，将所述裁剪后的大梁带缠绕于接头填块2，接头填块2套设于衬套3，以形成直升机大梁。

Claims (8)

1.一种大梁带的剪裁方法，其特征在于，所述方法包括：采用复合材料绕2个衬套缠绕形成环形大梁，并将所述环形大梁从中部裁断，构成直升机承力大梁的大梁带；直升机承力大梁的大梁带(1)从内向外依次包括内层大梁带(4)、中间大梁带(5)、外层大梁带(6)和最外层大梁带(7)；
对所述大梁带进行裁剪，具体裁剪方法为：从内往外最里层的N束内层大梁带(4)不剪裁；靠近内层大梁带(4)的中间大梁带(5)沿展向依次斜向剪裁，以形成台阶形结构；靠近中间大梁带(5)的外层大梁带(6)展向剪裁起始位置保持与中间大梁带展向起始位置一致，沿展向依次斜向剪裁，以形成台阶形结构；靠近外层大梁带(6)的最外层大梁带(7)不剪裁，用于缠绕在接头填块(2)上时，与内层大梁带(4)接触，构成封闭回路。
2.根据权利要求1所述的大梁带的剪裁方法，其特征在于，中间大梁带(5)沿展向依次斜向剪裁形成的台阶形结构与内层大梁带(4)的夹角不超过45°。
3.根据权利要求1所述的大梁带的剪裁方法，其特征在于，外层大梁带(6)沿展向依次斜向剪裁形成的台阶形结构与中间大梁带(5)的夹角不超过45°。
4.根据权利要求1所述的大梁带的剪裁方法，其特征在于，在裁剪完中间大梁带(5)后，在内层大梁带(4)靠近中间大梁带(5)的表面铺设胶膜，避免缠绕在接头填块(2)后大梁带层间的分层开裂。
5.根据权利要求1所述的大梁带的剪裁方法，其特征在于，在裁剪完外层大梁带(6)后，在中间大梁带(5)靠近外层大梁带(6)的表面铺设胶膜，避免缠绕在接头填块(2)后大梁带层间的分层开裂。
6.根据权利要求1所述的大梁带的剪裁方法，其特征在于，复合材料选用无纬带或单向布。
7.根据权利要求6所述的大梁带的剪裁方法，其特征在于，无纬带或单向布选用玻璃纤维或碳纤维。
8.一种直升机大梁，包括权利要求1至6任一项裁剪后的大梁带，其特征在于，所述裁剪后的大梁带缠绕于接头填块(2)，接头填块(2)套设于衬套(3)；接头填块(2)外形为鱼形结构。
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