DE3438312A1

DE3438312A1 - Laengstraegerelement fuer hubschrauber-rotorblaetter und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE3438312A1
Application number: DE19843438312
Authority: DE
Inventors: Fiorenzo Mailand/Milano Mussi; Emilio Cardano al Campo Pariani
Original assignee: Costruzioni Aeronautiche Giovanni Agusta SpA Cascina Costa Di Samarate Varese; Costruzioni Aeronautiche Giovanni Augusta SpA
Current assignee: Agusta SpA
Priority date: 1983-10-26
Filing date: 1984-10-19
Publication date: 1985-05-09
Anticipated expiration: 2004-10-20
Also published as: FR2554078A1; FR2554078B1; IT1161534B; DE3438312C2; GB2148821B; GB8426454D0; GB2148821A; US4650534A; IT8368112A0; JPS60166593A

Description

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A 841 1

COSTRUZIONI AERONAUTICHE GIOVANNI AGUSTA S.p.Α., 1-21017 Cascina Costa di Samarate, Varese/ltalien

Längsträgereleraent für Hubschrauber-Rotorblätter und Verfahren zur Herstellung desselben

Die Erfindung betrifft ein Längsträgereiernent für Hubschrauber-Rotorblätter.

Allgemein gesprochen, weisen alle bekannten Hubschräuber-Rotorblätter ein axiales, die Belastungen aufnehmendes Bauelement, welches in der Regel von einem Längsträgerelement gebildet wird, welches den vorderen Teil des Rotorblatts, d.h. den an die Profilvorderkante anschließenden Teil bildet, und einen mit der rückwärtigen Kante des Längsträgerelements verbunden rückwärtigen Füllkörper auf. Bekannte Längsträgerelem ente werden unter Verwendung einer großen Vielfalt von Materialien hergestellt, obwohl sich in neuerer Zeit eine Tendenz zur Verwendung von Kunststoff-Verbundmaterialien zunehmend durchsetzt. Bekannte Längsträgerelemente aus Verbundmaterial haben üblicherweise eine rohrförmige Ausgestaltung und sind durch Aushärten in einer Form

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hergestellt, wobei üblicherweise von einer Anzahl von axialen Strängen aus unausgehärtetem Kunststoff-Verbundmaterial ausgegangen wird. Diese Stränge sind über einen herausnehmbaren inneren Kern in der besagten Form geführt und dann mit einer äußeren Abdeckung aus Kunststoffmaterial belegt, welche sich nach der Aushärtung mit den Strängen und mit einer inneren auf dem Kern aufgebrachten Abdeckung zu einer Einheit verbindet.

Die Herstellung eines Verbund—Längsträgerelements der vorerwähnten Art ist eine nicht immer einfache Arbeit, weil einerseits die Formstabilität der unausgehärteten Stränge praktisch gleich Null ist, und andererseits jeder in dem unausgehärteten Material innerhalb der Form verbleibenden Hohlraum entweder zu Oberflächenschäden oder zu inneren Luftblasen führt, welche in der Regel dazu führen, daß das Längsträgerelement ausgeschieden werden muß.

Das Standardverfahren zur Überwindung dieser Nachteile bestand in der Entwicklung von aufwendigen Formverfahren, bei denen üblicherweise eine Verdichtung der unausgehärteten und nacheinander in die Form eingebrachten Bauelemente von Hand erfolgte. Obwohl auf diese Weise durchaus gute Resultate erzielt werden, führen solche Verfahrensweisen nicht nur zu erheblichen Kosten, sondern hängen auch in zu hohem Maße von der Kenntnis und Erfahrung des jeweiligen Arbeiters ab.

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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Längsträgerelement mit einem Aufbau zu schaffen, welches keinen der vorerwähnten Nachteile aufweist.

Ausgehend von einem Längsträgerei em ent für Hubschrauber-Rotorblätter mit einer äußeren Abdeckung, einer inneren Abdeckung und einem mittleren Körper, die sämtlich aus Kunststoff-Verbundmaterial hergestellt sind, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der mittlere Körper eine vordere Nase, eine obere Lage und eine untere Lage aus jeweils einer Anzahl von benachbarten axialen Strängen und einrückwärtiges axiales Abschlußelement aufweist, und daß das Abschlußelement einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt mit zur Nase gewandter konvexer Seite hat und sich in Anlage an den zugeordneten Strängen teilweise entlang der oberen und unteren Lage erstreckt und aus vorgehärtetem Material hergestellt ist.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des vorerwähnten Längsträgerelements. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines solchen Längsträgerelements für ein Hubschrauber-Rotorblatt ist dadurch gekennzeichnet, daß zunächst einein ihrer inneren Form der äußeren Form des herzustellenden Längsträgerelements entsprechende Aushärtungsform geöffnet wird; daß ein Teil der besagten Form mit einem Abschnitt einer Anzahl von Gewebestreifen ausgelegt wird, die aus unausgehärtetem Kunststoff-Verbundmaterial bestehen und so ausgestaltet sind, daß sie eine äußere Abdeckung des Längsträgerelements bilden;

daß auf den Gewebestreifen die aus unausgehärtetem Kunststoff-Verbundmaterial hergestellte Nase des mittleren Körpers des Längsträgerelements aufgelegt wird;

daß die untere und die obere Lage des mittleren Körpers durch Auflegen einer Anzahl von axialen Strängen aus unausgehärtetem Kunststoff-Verbundmaterial auf die äußere Abdeckung und auf die gegenüberliegenden Seiten eines herausnehmbaren Kerns der Form gebildet wird, wobei der Kern mit einem Gewebestreifen zur Bildung einer inneren Abdeckung des Längsträgerelements belegt ist) daß der mittlere Körper durch Einfügen eines im Querschnitt C-förmigen rückwärtigen Abschlußelements aus vorgehärtetem Kunststoff-Verbundmaterial derart, daß er an dem belegten Kern und in seitlicher Anlage an den Strängen anliegt, vervollständigt wird; daß Druck auf das rückwärtige Abschlußelement ausgeübt und so die Stränge verdichtet und gegen die Nase und die äußere und innere Abdeckung angedrückt werden; daß die seitlichen Ränder der die äußere Abdeckung bildenden Gewebestreifen sich auf dem rückwärtigen Abschlußelement überlappend überexnandergeschlagen werden; und
daß die Form geschlossen wird.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigti

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines

erfindungsgemäßen Längsträgerelements; und

Fig. 2 eine im Maßstab vergrößerte Schnittansicht durch das in Fig. 1 gezeigte, in die Form eingelegte Längsträgereleraent.

In Figur 1 ist mit 1 ein Längsträgerelement für ein (nicht gezeigtes) Hubschrauber-Rotorblatt bezeichnet, welches an einem Ende einen ¥urzelabschnitt 2 mit Bohrungen 3 zur Befestigung des Rotorblatts an einer (nicht gezeigten) Nabe aufweist.

Das Längsträgerelement 1 zeigt - wie in Fig. 2 erkennbar ist - einen rohrförmigen Aufbau und weist einen inneren rohrförmigen verdrehungsversteifenden Körper aus einem zu einem rohrartigen Gebilde gewickelten, aus kreuzweise verwebten Fasern hergestellten Gewebestreifen 5 aus Kunststoff-Verbundmaterial und eine rohrförmige äußere Abdeckung 6 auf, welche aus einer Anzahl von aus kreuzweise verwebten Fasern hergestellten Gewebestreifen 7 (beim dargestellten Ausführungs-

hergesteUlt ist, beispiel 3) aus Kunststoff-Verbundmaterial / welche ebenfalls dadurch zu rohrförmigen Gebilden gewickelt sind, daß ihre Seitenränder entlang einer rückwärtigen Kante des Längsträgerelements 1 überlappt sind.

Ein vorderer Teil der äußeren Abdeckung 6 ist mit einer vereisungssicheren Abdeckung 8 belegt, welche üblicherweise aus einem Glasfasermaterial mit (nicht gezeigten) eingearbeiteten elektrischen Widerstandselementen hergestellt ist.

Der innere rohrförmige Körper k und die äußere Abdeckung umschließen gemeinsam einen mittleren rohrförmigen Körper 9 aus Kunststoff-Verbundmaterial, der eine sich über seine Vorderkante erstreckende vordere Nase aufweist, welche sich aus einem im Querschnitt im wesentlichen dreieckigen vorderen Abschnitt 11 und einem im Querschnitt im wesentlichen C-förmigen rückwärtigen Abschnitt 12 zusammensetzt, der mit seiner konkaven Seite nach rückwärts weist. Die Abschnitte und 12 begrenzen zusammen eine zylindrische Ausnehmung I3, welche sich über wenigstens einen Teil der Länge.des Körpers 9 erstreckt und einen üblicherweise aus Blei hergestellten zylindrischen Einsatz 14 als Auswuchtgewicht aufnimmt.

Außerdem weist der Körper eine obere und eine untere Lage 15 bzw. 16 auf, welche jeweils aus einer Anzahl von benachbart angeordneten axial verlaufenden Strängen 17 aus Kunststoff-Verbundmaterxal besteht, (im gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils vier solcher Stränge gezeigt).

Schließlich weist der Körper 9 noch ein im Querschnitt im wesentlichen C-förmiges rückwärtiges Abschlußelement 18 auf, dessen konkave Seite zur vorderen Nase 10 weist und das aus Kunststoff-Verbundmaterxal besteht, welches durch Vorverdichtung oder Voraushärtung vorgehärtet ist. Das Abschlußelement 18 weist einen im Körper 9 eine im wesentlichen ebene Rückwand bildenden Kern I9 und zwei Flügelansätze 20 auf, welche

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Teil der oberen und unteren Lage 15 bzw. 16 bilden und in seitlicher Anlage an den zugeordneten Strängen 17 angeordnet sind.

Wie in Figur 2 gezeigt ist, wird das Längsträgerelement 1 unter Verwendung einer Form 21 hergestellt, welche zwei einander zugewandte vordere Formhälten 22 und 23 und einen rückwärtigen Formenabschluß 24 aufweist. Die Form 21 ist außerdem mit einem Kern 25 versehen, welcher aus einem inneren Metalleinsatz 2.6 besteht, der innerhalb einer üblicherweise aus Gummi hergestellten Hülle 27 angeordnet und von dieser durch eine ungleichmäßige Schicht aus aufgeschäumten Material 28 getrennt ist. Diese Schicht besteht üblicherweise aus (nicht dargestellten) Kugeln aus aufgeschäumten Polystyrol.

Das Längsträgerelement wird in der nachstehend geschilderten Weise hergestellt:

Zunächst wird die Form 21 geöffnet und die Arbeitsflächen der unteren Forrahälfte 23 überlappend und in offener Weise mit Gewebestreifen 7 ausgelegt, von denen nur ein Abschnitt die Formenhälfte 23 berührt. Auf die Oberseite dieser auf der Formenhälfte ruhenden Gewebestreifen 7 werden aufeinanderfolgend die Nase 10 und Stränge 17 der Bodenlage 16 aufgelegt, auf deren Oberseite dann wieder offen ein Abschnitt des Gewebestreifens 5 aufgelegt wird. Auf dessen Oberseite wird dann der Kern 25 gesetzt, über den der Streifen 5 zurückgefaltet und so der innere Abdeckkörper k gebildet wird.

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Alternativ kann der Kern 25 bereits mit dem Gewebestreifen 5 bedebkt sein, bevor er auf die untere Formenhälfte 23 aufgesetzt wird.

Hieran anschließend werden die Stränge 17 der oberen Lage 15 auf die Oberseite des Gewebestreifens 5 gebracht, worauf die Gewebestreifen 7 über die Stränge gefaltet werden. Bei diesem Verfahrensstand kann die obere Formenhälfte 22 auf die untere Formenhälfte so aufgesetzt werden, daß ein lediglich noch an der Rückseite offener Formenhohlraum für das herzustellende Längsträgerelement 1 entsteht. Durch die offene Rückseite der Form 21 wird dann das rückwärtige Abschlußelement 18 eingeführt, welches steif genug ist, um die zuvor eingelegten unausgehärteten Materialien, insbesondere die Stränge 17 zu verdichten und in enge Anlage an die Gewebestreifen 5 U-¹¹Cl 7 zu pressen.

Die gegenüberliegenden Ränder der Streifen 7 werden dann unter Anlage an der Außenfläche des Kerns 19 des Elements 18 überlappend übereinandergelegt, und die Form 21 wird dann durch Aufsetzen des rückwärtigen Formenabschlusses 2k geschlossen. Das Kunststoffmaterial wird innerhalb der Form 21 ausgehärtet, indem Hitze zur Einwirkung gebracht wird, welche die Polystyrol-Schicht 28 weitestgehend zusammenschmelzen läßt, wodurch der Metalleinsatz 26 und die Hülle 27 nach dem Öffnen der Form 21 aus dem Längsträgerelement herausgenommen werden können.

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Eine Alternative zum vorstehend beschriebenen Verfahren besteht darin, die Formhälften 22 und 23 von Anfang an zusammenzusetzen.

In diesem Fall werden die U-förmig gebogenen Gewebestreifen 7> die Nase 10, die Stränge 17 sowohl der unteren wie der oberen Lage 16 bzw. 15 und der mit dem Gewebestreifen 5 belegte Kern 25 nacheinander von der offenen nach oben gerichteten Rückseite der Form 21 aus eingebracht. Das Abschlußelement 18 wird dann eingeführt und die Streifen 7 werden in der bereits beschriebenen Weise überlappend übereinandergefaltet.

Auch die Nase 10 ist vorzugsweise durch Vorverdichtung vorgehärtet, um die Verdichtungswirkung des Abschlußelements 18 zu unterstützen.

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Claims

Patentansp rü ehe

1. Längsträgerelement für Hubschrauber-Rotorblätter mit einer äußeren Abdeckung (6), einer inneren Abdeckung (k) und einem mittleren Körper (9) die sämtlich aus Kunststoff-Verbundmaterial hergestellt sind, dadurch gdcennzeichnet, daß der mittlere Körper (9) eine vordere Nase (1O), eine obere Lage (15) und eine untere Lage (16) aus jeweils einer Anzahl von benachbarten axialen Strängen (17) und ein rückwärtiges axiales Abschlußelement (18) aufweist, und daß das Abschlußelement (ΐ8) einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt mit zur Nase (1O) gewandter konkaver Seite hat und sich in Anlage an den zugeordneten Strängen (17) teilweise entlang der oberen und unteren Lage (15> 16) erstreckt und aus vorgehärtetem Material hergestellt ist.

2. Längsträger element nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Abdeckung (6) eine Anzahl von aus kreuzweise verwebten Fasern bestehenden Gewebestreifen (7) aus Kunststoff-Verbundmaterial aufwei st.

3. Längsträgerelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gewebestreifen (7) durch Überlappung seiner seitlichen Ränder entlang der rückwärtigen Kante des mittleren Körpers (9) in eine rohrartig geschlossene Form gewickelt ist.

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Verfahren zur Herstellung eines Längsträgerelements

für ein Hubschrauber-Rotorblatt, dadurch gekennzeichnet,

daß zunächst ein in ihrer inneren Form der äußeren Form des herzustellenden Längsträgerelements entsprechende Aushärtungs-Form geöffnet wird; daß ein Teil der besagten Form mit einem Abschnitt einer Anzahl von Gewebestreifen ausgelegt wird, die aus unausgehärtetem Kunststoff-Verbundmaterial bestehen und so ausgestaltet sind, daß sie eine äußere Abdeckung des Längsträgerelements bilden; daß auf den Gewebestreifen die aus unausgehärtetem Kunststoff-Verbundmaterial hergestellte Nase des mittleren Körpers des Längsträgerelements aufgelegt wird;

daß die untere und die obere Lage des mittleren Körpers durch Auflegen einer Anzahl von axialen Strängen aus unausgehärtetem Kunststoff—Verbundmaterial auf die äußere Abdeckung und auf die gegenüberliegenden Seiten eines herausnehmbaren Kerns der Form gebildet wird, wobei der Kern mit einem Gewebestreifen zur Bildung einer inneren Abdeckung des Längsträgerelements belegt ist; daß der mittlere Körper durch Einfügen eines im Querschnitt C-förmigen rückwärtigen Abschlußelements aus vorgehärtetem Kunststoff-Verbundmaterial derart, daß er an dem belegten Kern und in seitlicher Anlage an den Strängen anliegt, vervollständigt wirdj

daß Druck auf das rückwärtige Abschlußelement ausgeübt und so die Stränge verdichtet und gegen die Nase und die äußere und innere Abdeckung angedrückt werden;

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daß die seitlichen Ränder der die äußere Abdeckung bildenden Gewebestreifen sich auf dem rückwärtigen Abschlußelement überlappend übereinandergeschlagen werden} und
daß die Form geschlossen wird.

5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhärtung des rückwärtigen Abschlußelements durch Verdichtung erzeugt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhärtung des rückwärtigen Abschlußelements durch Voraushärtung erzielt wird.

7· Verfahren nach einem der Ansprüche 4, 5 ader 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb der Form befindlichen unausgehärteten Kunststoff—Verbundmaterialien in einem Warmaushärtungsschritt ausgehärtet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Kern eine elastomere Hülle aufweist, die
wenigstens teilweise mit einem bei Wärmeeinwirkung schrumpfenden Material gefüllt ist.

9· Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nase vorgehärtet ist.