CN115816881A - 一种直升机桨叶翼型段结构损伤的修理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于直升机旋翼技术领域，公开了一种直升机桨叶翼型段结构损伤的修理方法，根据桨叶的损伤区域，按照阶梯形状由大到小从外到内将桨叶的蒙皮剥离下来，并取出对应区域的泡沫，然后嵌入新泡沫，再铺设胶膜，随后在最内层的蒙皮剥离处铺贴盖缝布，最后再由内向外逐层铺设新蒙皮，最后固化完成修复。通过本发明的复合材料桨叶翼型段结构损伤修理方法，能够完成桨叶结构的损伤修理，避免损伤后桨叶的报废，节约成本。经过试验和实际使用，本发明修复的桨叶能够承受工作中的动载力，桨叶强度符合设计要求。

Description

一种直升机桨叶翼型段结构损伤的修理方法

技术领域

本发明属于直升机旋翼技术领域，涉及一种直升机桨叶的损伤修复技术，具体涉及一种直升机桨叶翼型段结构损伤的修理方法。

背景技术

国内大部分的直升机桨叶均为复合材料桨叶，其翼型段典型结构为蒙皮、泡沫等组成，见图1。在使用过程中可能会出现外力造成蒙皮凹陷、脱粘、破裂等损伤，影响桨叶的正常使用。目前还没有针对复合材料桨叶结构损伤的修理方法。

一般的蒙皮也具有修复方法，但是直升机桨叶的蒙皮对负载的要求较高，一般的飞机机身蒙皮只承受静载，但是直升机桨叶蒙皮要承受动载；因此一般的蒙皮修复方法无法达到直升机桨叶的要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种直升机桨叶翼型段结构损伤的修理方法，针对复合材料桨叶结构复杂、复合材料修理困难的特点，提供了修复方法，能够完成桨叶的修理工作。

本发明的技术方案如下：

一种直升机桨叶翼型段结构损伤的修理方法，根据桨叶的损伤区域，按照阶梯形状由大到小从外到内将桨叶的蒙皮剥离下来，并取出对应区域的泡沫，然后嵌入新泡沫，再铺设胶膜，随后在最内层的蒙皮剥离处铺贴盖缝布，最后再由内向外逐层铺设新蒙皮，最后固化完成修复。

进一步的，具体包括以下步骤：

步骤一，确定桨叶的损伤区域，确定其在蒙皮-泡沫区域；

步骤二，根据损伤区域的最长和最宽尺寸确定最内层蒙皮的剥离尺寸；

步骤三，由外向内逐层剥离损伤区域的蒙皮，每一层蒙皮剥离面积均大于其下一层的蒙皮剥离面积，形成阶梯状的蒙皮剥离口；

步骤四，去除损伤区域泡沫；

步骤五，嵌入新泡沫；

步骤六，在蒙皮剥离口上铺贴胶膜；

步骤七，在最内层的蒙皮剥离处铺设盖缝布，盖缝布挡住蒙皮剥离处的敞口；

步骤八，按蒙皮设计顺序由内向外逐层铺设蒙皮；

步骤九，使用热压机对修理区域进行固化

进一步的，步骤二中，根据损伤区域的最长和最宽尺寸，以最长尺寸a为长边长度、最宽尺寸b为宽边长度设计a×b方形区域，该方形区域为最内层蒙皮的剥离尺寸，该方形区域将损伤区域完全包括。

进一步的，步骤三中，根据蒙皮的总层数N，确定每一层的剥离尺寸：在最内层蒙皮的剥离尺寸基础上，每向外的一层蒙皮剥离尺寸比其内层剥离尺寸的长度和宽度多出一个固定值d，并且内层蒙皮的剥离区域位于外一层蒙皮剥离区域的中心处，即每一层的蒙皮剥离尺寸为[(N-n)*d+a]×[(N-n)*d+b]，n是由外向内的第n层蒙皮。

进一步的，步骤四中，根据最内层蒙皮的剥离区域和尺寸a×b，将剥离区域的尺寸a×b×c的泡沫掏空取出，c为桨叶损伤区域的泡沫厚度。

进一步的，步骤六中，在最外层蒙皮剥离区域各边界向外扩展一定范围区域铺贴胶膜。

进一步的，步骤七中，盖缝布是0°/90°碳纤维编织布预浸料抽真空固化制成，盖缝布的中间镂空，其长度为a+e，宽度为b+e，e＜d，盖缝布的中间镂空长度为a-e，宽度为b-e。

进一步的，2e宽度的“回”字形盖缝布铺在最内层的蒙皮剥离处时，最内层蒙皮剥离线设在在盖缝布的每边中心线上。

本发明的有益效果：

1、通过本发明的复合材料桨叶翼型段结构损伤修理方法，能够完成桨叶结构的损伤修理，避免损伤后桨叶的报废，节约成本。

2、经过试验和实际使用，本发明修复的桨叶能够承受工作中的动载力，桨叶强度符合设计要求。

附图说明

图1为本发明背景技术的桨叶翼型段典型结构及可修理区域示意图；

图2为本发明的蒙皮剥离区域尺寸确定图；

图3为本发明的盖缝布尺寸及位置确定图；

图4为本发明的新蒙皮铺贴尺寸及位置示意图。

具体实施方式

本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以互相组合。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方向或位置关系为给予附图说是的方位或位置关系，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装置或与案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的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或隐含包括更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或以上。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义解释，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或者一体化连接；可以是机械连接，也可以是点连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种直升机桨叶翼型段结构损伤的修理方法，根据桨叶的损伤区域，按照阶梯形状由大到小从外到内将桨叶的蒙皮剥离下来，并取出对应区域的泡沫，然后嵌入新泡沫，再铺设胶膜，随后在最内层的蒙皮剥离处铺贴盖缝布，最后再由内向外逐层铺设新蒙皮，最后固化完成修复。

具体包括以下步骤：

步骤一，确定桨叶的损伤区域，确定其在蒙皮-泡沫区域；

步骤二，根据损伤区域的最长和最宽尺寸确定最内层蒙皮的剥离尺寸；

步骤三，由外向内逐层剥离损伤区域的蒙皮，每一层蒙皮剥离面积均大于其下一层的蒙皮剥离面积，形成阶梯状的蒙皮剥离口；

步骤四，去除损伤区域泡沫；

步骤五，嵌入新泡沫；

步骤六，在蒙皮剥离口上铺贴胶膜；

步骤七，在最内层的蒙皮剥离处铺设盖缝布，盖缝布挡住蒙皮剥离处的敞口；

步骤八，按蒙皮设计顺序由内向外逐层铺设蒙皮；

步骤九，使用热压机对修理区域进行固化

步骤二中，根据损伤区域的最长和最宽尺寸，以最长尺寸a为长边长度、最宽尺寸b为宽边长度设计a×b方形区域，该方形区域为最内层蒙皮的剥离尺寸，该方形区域将损伤区域完全包括。

步骤三中，根据蒙皮的总层数N，确定每一层的剥离尺寸：在最内层蒙皮的剥离尺寸基础上，每向外的一层蒙皮剥离尺寸比其内层剥离尺寸的长度和宽度多出一个固定值d，并且内层蒙皮的剥离区域位于外一层蒙皮剥离区域的中心处，即每一层的蒙皮剥离尺寸为[(N-n)*d+a]×[(N-n)*d+b]，n是由外向内的第n层蒙皮。

步骤四中，根据最内层蒙皮的剥离区域和尺寸a×b，将剥离区域的尺寸a×b×c的泡沫掏空取出，c为桨叶损伤区域的泡沫厚度。

步骤六中，在最外层蒙皮剥离区域各边界向外扩展一定范围区域铺贴胶膜。

步骤七中，盖缝布是0°/90°碳纤维编织布预浸料抽真空固化制成，盖缝布的中间镂空，其长度为a+e，宽度为b+e，e＜d，盖缝布的中间镂空长度为a-e，宽度为b-e。

2e宽度的“回”字形盖缝布铺在最内层的蒙皮剥离处时，最内层蒙皮剥离线设在在盖缝布的每边中心线上。

下面是本发明另一个实施例。

要注意的是，如图2到图4所示。下面所述的扩展范围，即d、e的值，d以20mm为例，e以15mm为例，并不作为本发明的限制，事实上d为15mm，e为10mm等均可，主要根据桨叶及其损伤区域的尺寸来决定，主要便于修复操纵即可。

本发明主要针对桨叶典型的蒙皮-泡沫区域蒙皮凹陷、脱粘、破裂等损伤的修理，见图1，具体步骤如下：

确定损伤区域。通过敲击检查确定损伤的范围，确保损伤区域在蒙皮-泡沫区域；

确定剥离蒙皮区域。以损伤区域的最长和最宽尺寸为最内层蒙皮剥离尺寸(方形，确保最内层能完全包住损伤区域)，每向外增加一层蒙皮剥离区域各边界向外扩展20mm，直至确定最外层蒙皮剥离区域，见图2；

由外向内逐层剥离损伤区域蒙皮。按步骤(2)确定的每一层蒙皮的剥离区域，由外向内逐层剥离；

去除损伤区域泡沫。将桨叶前缘朝下，后缘朝上放置，使用工具刀切除损伤区域泡沫(损伤区域范围内所有的泡沫都清除，即挖到另一侧的蒙皮最内层，形状也是方形)，边角清理整齐，立面避免破损，底面去除淡黄色胶层，避免纤维损伤；

嵌入新泡沫。取相应位置新泡沫1块，按泡沫翼型位置修理泡沫外形，外形尺寸与空腔区域贴合匹配，厚度方向不做修整，垂直桨叶型面方向嵌入新泡沫；

预固化盖缝布。采用0°/90°碳纤维编织布预浸料按图3尺寸切割，中间镂空，抽真空固化；

铺设胶膜。在步骤(2)中最外层蒙皮剥离区域各边界向外扩展20mm区域铺贴胶膜；

铺盖缝布。按图3所示位置铺设固化后的盖缝布；(虚线为损伤区域的最长和最宽尺寸确定的方形，及最内层蒙皮剥离尺寸；30mm宽的“回”字形盖缝布，最内层蒙皮剥离线正好在盖缝布的每边中心线上)

铺新蒙皮。按蒙皮设计顺序由内向外逐层铺设，铺设尺寸见图4；

固化。使用热压机对修理区域进行固化。

本发明关键点在于建立了复合材料桨叶翼型段结构损伤的修理方法，同时可应用于其他复合材料蒙皮-泡沫粘接结构中。

本发明的原理如下：

本发明的原理在于剥离蒙皮时，采用逐层、阶梯式的方法剥离，避免因在同一位置剥离造成的蒙皮二次损伤；蒙皮的损伤区域通常伴随泡沫的压溃、破裂等缺陷，因此需把受损的泡沫去除；挖通是因为泡沫的底面需要平整，便于粘接的平整度；为了保证原有蒙皮与新泡沫和新蒙皮之间的粘接力，需要贴一层可以覆盖整个剥离区域的胶膜；因新蒙皮未固化时为较软的预浸料，在原桨叶较硬的蒙皮和泡沫缝隙处容易产生褶皱缺陷，影响桨叶的刚度，因此需要预固化较硬的盖缝布将缝隙覆盖，避免新蒙皮粘接时产生褶皱；新蒙皮粘接同样采用阶梯式逐层粘贴，这样可以防止蒙皮在损伤区域桨叶的刚度突变，影响桨叶性能，而且阶梯式粘贴可以增加新蒙皮与原有蒙皮的粘接面积，增大新蒙皮和原有蒙皮之间的粘接力。

本设计方法的技术效果是：通过复合材料桨叶翼型段结构损伤修理方法，完成桨叶结构的损伤修理，避免损伤后桨叶的报废，节约成本。

例如，已知某型机主桨叶在使用过程中蒙皮出现分层损伤，该位置共4层蒙皮，由外向内铺层材料与角度见表1。

表1蒙皮设计铺层(由外向内)

蒙皮编号	复合材料属性	铺层角度
			①	玻璃纤维，编织布	0°/90°
②	碳纤维，编织布	±45°
			③	玻璃纤维，编织布	0°/90°
④	碳纤维，编织布	±45°

根据步骤0，通过敲击检查确定了该损伤的损伤范围尺寸为100mm×120mm，损伤区位于桨叶的蒙皮-泡沫区。

根据步骤0，确定了各层蒙皮的剥离尺寸见表2。

表2蒙皮设计铺层(由外向内)

蒙皮编号	位置	剥离尺寸
			①	最外层	220mm×240mm
②	第2层	180mm×200mm
			③	第3层	140mm×160mm
④	最内层	100mm×120mm(同损伤尺寸)

根据步骤0，由最外层向内逐层剥离损伤区域蒙皮；

根据步骤0，将桨叶前缘朝下，后缘朝上放置，使用工具刀切除损伤区域泡沫，边角清理整齐，立面避免破损，底面去除淡黄色胶层，避免纤维损伤；

根据步骤0，取相应位置新泡沫1块，按泡沫翼型位置修理泡沫外形，外形尺寸与空腔区域贴合匹配，厚度方向不做修整，垂直桨叶型面嵌入新泡沫；

根据步骤0，确定了盖缝布的尺寸为外轮廓130mm×150mm，镂空尺寸70mm×90mm，抽真空固化；

根据步骤0，确定胶膜尺寸为260mm×280mm，裁剪后贴在损伤区域；

根据步骤0，按图3位置将盖缝布居中铺设；

根据步骤0，由内向外依次铺设新蒙皮，新蒙皮铺设尺寸和位置见表3

表3蒙皮设计铺层(由外向内)

根据步骤0，对桨叶损伤区域进行固化，完成桨叶的修理。

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)

1.一种直升机桨叶翼型段结构损伤的修理方法，其特征在于，根据桨叶的损伤区域，按照阶梯形状由大到小从外到内将桨叶的蒙皮剥离下来，并取出对应区域的泡沫，然后嵌入新泡沫，再铺设胶膜，随后在最内层的蒙皮剥离处铺贴盖缝布，最后再由内向外逐层铺设新蒙皮，最后固化完成修复。

2.根据权利要求1所述的一种直升机桨叶翼型段结构损伤的修理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一，确定桨叶的损伤区域，确定其在蒙皮-泡沫区域；

步骤二，根据损伤区域的最长和最宽尺寸确定最内层蒙皮的剥离尺寸；

步骤三，由外向内逐层剥离损伤区域的蒙皮，每一层蒙皮剥离面积均大于其下一层的蒙皮剥离面积，形成阶梯状的蒙皮剥离口；

步骤四，去除损伤区域泡沫；

步骤五，嵌入新泡沫；

步骤六，在蒙皮剥离口上铺贴胶膜；

步骤七，在最内层的蒙皮剥离处铺设盖缝布，盖缝布挡住蒙皮剥离处的敞口；

步骤八，按蒙皮设计顺序由内向外逐层铺设蒙皮；

步骤九，使用热压机对修理区域进行固化。

3.根据权利要求2所述的一种直升机桨叶翼型段结构损伤的修理方法，其特征在于，步骤二中，根据损伤区域的最长和最宽尺寸，以最长尺寸a为长边长度、最宽尺寸b为宽边长度设计a×b方形区域，该方形区域为最内层蒙皮的剥离尺寸，该方形区域将损伤区域完全包括。

4.根据权利要求3所述的一种直升机桨叶翼型段结构损伤的修理方法，其特征在于，步骤三中，根据蒙皮的总层数N，确定每一层的剥离尺寸：在最内层蒙皮的剥离尺寸基础上，每向外的一层蒙皮剥离尺寸比其内层剥离尺寸的长度和宽度多出一个固定值d，并且内层蒙皮的剥离区域位于外一层蒙皮剥离区域的中心处，即每一层的蒙皮剥离尺寸为[(N-n)*d+a]×[(N-n)*d+b]，n是由外向内的第n层蒙皮。

5.根据权利要求3所述的一种直升机桨叶翼型段结构损伤的修理方法，其特征在于，步骤四中，根据最内层蒙皮的剥离区域和尺寸a×b，将剥离区域的尺寸a×b×c的泡沫掏空取出，c为桨叶损伤区域的泡沫厚度。

6.根据权利要求3所述的一种直升机桨叶翼型段结构损伤的修理方法，其特征在于，步骤六中，在最外层蒙皮剥离区域各边界向外扩展一定范围区域铺贴胶膜。

7.根据权利要求3所述的一种直升机桨叶翼型段结构损伤的修理方法，其特征在于，步骤七中，盖缝布是0°/90°碳纤维编织布预浸料抽真空固化制成，盖缝布的中间镂空，其长度为a+e，宽度为b+e，e＜d，盖缝布的中间镂空长度为a-e，宽度为b-e。

8.根据权利要求7所述的一种直升机桨叶翼型段结构损伤的修理方法，其特征在于，2e宽度的“回”字形盖缝布铺在最内层的蒙皮剥离处时，最内层蒙皮剥离线设在在盖缝布的每边中心线上。

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