DE69519595T2

DE69519595T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Hauptrotorblättern für Hubschrauber

Info

Publication number: DE69519595T2
Application number: DE69519595T
Authority: DE
Inventors: Corey D. Jones; Kevin Patrick Leahy
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 2001-06-28
Anticipated expiration: 2015-06-22
Also published as: EP0835742A2; CN1066114C; EP0771284A2; KR100408545B1; RU2132288C1; CN1152896A; JPH10502594A; TR199500859A2; DE69514361T2; CN1123487C; EP0835742B1; DE69514361D1; EP0771284B1; USRE37774E1; CN1341534A; WO1996002417A3; EP0835742A3; JP2005199999A; CA2195078C; US5528828A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung ist auf Herstellungsvorrichtungen und -verfahren zum Herstellen eines Hubschrauber-Hauptrotorblatts gerichtet und insbesondere auf eine Formpresse und ein Verfahren zum Zusammenbau und Kompaktieren einer Blattunteranordnung gemäß der Ansprüche 1 bzw. 3.
Das Dokument US-A-3 305 420 beschreibt eine Formpresse zum Zusammenbau und Kompaktieren einer Blattunteranordnung, die eine obere Haut, eine untere Haut, einen Kern mit geringer Dichte und eine Holmanordnung aufweist, aufweisend eine untere Formhälfte, aufweisend eine konturierte Strömungsprofilaufnahme, wobei die konturierte Strömungsprofilaufnahme eine Außenkonturformfläche hat, welche die Strömungsprofiloberfläche der Haut definiert;
eine obere Anordnung, aufweisend
einen Drucksack,
eine Einrichtung zum Versperren der oberen Anordnung in Kombination mit der unteren Anordnung, wobei das Kompaktieren der Blattunteranordnung, die in der unteren Anordnung zusammengebaut wurde, bewirkt werden kann;
Mittel zum Unterdrucksetzen des Drucksacks mit oberer und unterer Anordnung in versperrter Kombination, um die Blattunteranordnung, die in der unteren Anordnung zusammengebaut wurde, zu kompaktieren.
Das Dokument US-A-4 475 976 beschreibt andererseits eine Formpresse, die eine obere und eine untere Anordnung zum Kompaktieren einer über einem Formkern aufgelegte Lagenanordnung aufweist.

Hintergrund der Erfindung

Es gibt einen ansteigenden Trend in der Luft- und Raumfahrtindustrie; die Verwendung von Verbundmaterialien auf ein vielfältiges Spektrum von strukturellen und dynamischen Anwendungen auszudehnen. Eine spezielle Anwendung für die Verwendung von Verbundmaterialien liegt bei der Herstellung von Hauptrotorblättern für Hubschrauber.
Mit der zunehmenden Verwendung von Verbundmaterialien bei der Herstellung von Hauptrotorblättern bemüht sich die Hubschrauberindustrie kontinuierlich, die Verarbeitungsgeräte und/oder - verfahren zu verbessern, die zum Herstellen der Hauptrotorblätter verwendet werden, um so die Herstellungsstückkosten zu verringern, die für die Hauptrotorblätter anfallen. Typischerweise sind die Herstellungskosten pro Blatt höher, als sie das sein müßten, wegen Teile- Ausschuß oder -Nachbearbeitung, wozu es im Verlauf des Hauptrotorblatt-Herstellungsprozesses kommt. Zu einem Teile-Ausschuß kommt es typischerweise, wo das Verbundmaterial im Verlauf des Herstellungsprozesses so substantiell beschädigt wurde, daß eine Nachbearbeitung nicht kosteneffizient ist, oder wo ein fertig hergestelltes Teil die Toleranzgrenzen überschreitet, die für das Teil festgelegt wurden. Zu einer Nachbearbeitung kommt es, wenn im Verlauf des Herstellungsprozesses das Verbundmaterial beschädigt wurde und die Beschädigung auf eine relativ kosteneffiziente Weise repariert werden kann.
Sikorsky Aircraft hat ein paralleles Herstellungsprotokoll zum Herstellen von Hubschrauber-Hauptrotorblättern entwickelt, bei dem eine Blattunteranordnung und eine Vorderkantenverkleidung gleichzeitig als individuelle Bauteile hergestellt werden und dann die vorfabrizierte Blattunteranordnung und die vorfabrizierte Vorderkantenverkleidung miteinander verbunden werden, um ein zusammengebautes Hauptrotorblatt zu bilden. Das zusammengebaute Hauptrotorblatt wird anschließend gehärtet, um ein fertiges Hauptrotorblatt zu bilden. Dieses Protokoll wurde in großem Maße angenommen, weil die Erfahrung gezeigt hat, daß die Vorderkanten von Hauptrotorblättern bei Hubschrauberbetrieb in unterschiedlichem Maße der Abrasion ausgesetzt sind. Als Folge derartiger abrasiver Effekte wird die Vorderkante eines Hubschrauber-Hauptrotorblatts zu einem bestimmten Zeitpunkt aerodynamisch zur weiteren Verwendung ungeeignet. Statt das gesamte Hauptrotorblatt zu ersetzen, hat man festgestellt, daß eine austauschbare Vorderkantenverkleidung eine effiziente und ökonomische Reparatur von abrasionsbeschädigten Hauptrotorblättern erlauben würde.
Der Prozeß des Stands der Technik zum Herstellen von Blattunteranordnungen beinhaltet die Verwendung eines "muschelartigen" Befestigungswerkzeugs und eines "nassen" Auflegeprozesses für die Verbundmaterialien. Man hat festgestellt, daß die Ausschußrate für Blattunteranordnungen, die unter Verwendung des muschelartigen Befestigungswerkzeugs und des nassen Auflegeprozesses hergestellt wurden, im Lichte des heutigen Wettbewerbs auf dem Markt unakzeptabel war. Die Zuverlässigkeit und Genauigkeit des muschelartigen Befestigungswerkzeugs hing von der Stabilität der aufgelegten Werkzeugkonturen, der korrekten Befestigung und Verstiftung aller Befestigungselemente und Positionierelemente und der Abweichung beim Aufbringen des Drucks auf die Außenkontur des Blattes ab. Das muschelartige Befestigungswerkzeug und der Naß- Auflege-Prozeß war mit Schrumpfen und Toleranzverlust verbunden, was zu einem Bauteil-Ausschuß führte. Die Muschel-Konfiguration führte zu einer unsymmetrischen Druckverteilung über die aufgelegte Blattunteranordnung.
Es besteht ein Bedürfnis, eine Befestigung zum Zusammenbau und zum Kompaktieren (Formpresse) einer Blattunteranordnung bereitzustellen, welche eine gleichförmige Druckverteilung während des Kompaktierens der Blattunteranordnung liefert, welche die Verwendung von Prepreg- Verbundmaterialien erleichtert, und eine korrekte Ausrichtung in Profilsehnenrichtung und Erstreckungsrichtung der Komponenten der in der Befestigung aufgelegten Blattunteranordnung sicherstellt.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Formpresse, welche eine korrekte profilsehnenmäßige und erstreckungsmäßige Ausrichtung der Bauteile sicherstellt, welche die Blattunteranordnung aufweist, wenn sie in der Formpresse zusammengebaut ist.
Es wird eine Formpresse gemäß der vorliegenden Erfindung zum Zusammenbauen und Kompaktieren einer Blattunteranordnung bereitgestellt, welche eine obere und eine untere Verbundmaterialhaut, einen Wabenmaterialkern und eine Halmanordnung (ein Holm mit mindestens einem daran angebrachten Gegengewicht) aufweist. Die Formpresse weist eine untere Anordnung, die eine Abstützstruktur aufweist, und eine konturierte obere Strömungsprofilaufnahme angebracht in Kombination mit der Abstützstruktur auf. Die konturierte obere Strömungsprofilaufnahme hat eine OML-Oberfläche, welche die Strömungsprofiloberfläche der oberen Verbundmaterialhaut definiert, eine Mehrzahl von Werkzeugstiften zum Positionieren der oberen Verbundmaterialhaut-Wabenmaterialkern-Kombination in der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme, und eine Mehrzahl von Druckstiften zum Positionieren der Holmanordnung in profilsehnenmäßiger Ausrichtung in der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme. Ein Holmpfosten ist an dem inneren bzw. dem äußeren Ende der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme angebracht zum Positionieren der Holmanordnung in erstreckungsmäßiger Ausrichtung in der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme. Die Formpresse weist ferner eine obere Anordnung auf, welche ein strukturelles Abstützgestell, eine an dem strukturierten Abstützgestell befestigte konturierte Gegenplatte und einen Drucksack aufweist, der in Profilsehnenrichtung und in Erstreckungsrichtung Abmessungen hat, die der in abgedichteter Kombination mit der konturierten Gegenplatte befestigten Blattunteranordnung korrespondieren. Eine Einrichtung ist vorgesehen zum miteinander Versperren der oberen und unteren Anordnung in Kombination miteinander, so daß ein Kompaktieren der Blattunteranordnung, die in der unteren Anordnung zusammengebaut ist, bewirkt werden kann. Eine Einrichtung ist vorgesehen zum Unterdrucksetzen des Drucksacks, um die in der oberen und unteren miteinander versperrten Anordnung angeordnete Blattunteranordnung zu kompaktieren. Die Formpresse kann ferner eine zwischen der oberen und der unteren Anordnung eingebrachte Zwischenplatte aufweisen, um eine gleichförmige Druckverteilung über die aufgelegte Blattunteranordnung während des Kompaktierens davon zu schaffen.
Um die Blattunteranordnung zusammenzubauen und zu kompaktieren, ist eine Verbundmaterialbefestigung, wie in dem vorhergehenden Absatz beschrieben, vorgesehen. Die obere Verbundmaterialhaut und der Wabenmaterialkern werden in Kombination in der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme aufgelegt. Die Holmanordnung ist in profilsehnenmäßiger und erstreckungsmäßiger Ausrichtung in der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme positioniert und die untere Verbundmaterialhaut wird in Kombination mit der Holmanordnung und dem Wabenmaterialkern aufgelegt. Die obere und untere Anordnung werden in Kombination miteinander versperrt und der Drucksack wird zum Kompaktieren der zusammengebauten Blattunteranordnung unter Druck gesetzt.

Kurze Beschreibungen der Zeichnungen

Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und deren begleitender Merkmale und Vorteile kann man durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung erhalten, wenn man sie in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen betrachtet, für die gilt:
Fig. 1A ist eine Draufsicht auf ein beispielhaftes Hauptrotorblatt für einen H-60 Hubschrauber.
Fig. 1B ist eine Schnittansicht des Hauptrotorblatts von Fig. 1A, die entlang der Linie 1B-1B davon genommen wurde.
Fig. 1C ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht der in Fig. 1B gezeigten Vorderkantenverkleidung.
Fig. 1D ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht eines Gegengewichts für das beispielhafte Hauptrotorblatt von Fig. 1A.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Formpresse und einer Verkleidung-Spreiz/ Aufsetzvorrichtung.
Fig. 3 ist eine Teilansicht der Vorrichtung von Fig. 2.
Fig. 3A ist eine perspektivische Teilansicht der Verkleidungs- Spreiz/Aufsetzvorrichtung von Fig. 3.
Fig. 4A ist ein Flußdiagramm, welches den Zusammenbau und Verdichtungsprozeß zeigt.
Fig. 4B ist ein Flußdiagramm, welches den Verkleidungs-Spreiz- und Verkleidungs-Aufsetz-Prozeß zeigt.

Beste Art zum Ausführen der Erfindung

Die Vorrichtungen und Verfahren, die nachfolgend detaillierter beschrieben werden, sind Teil des Herstellungsprotokolls zum Herstellen von Hauptrotorblättern für H-60 Hubschrauber, die von der Sikorsky Aircraft Division von United Technologies Corporation hergestellt werden. Insbesondere haben die Vorrichtungen und Verfahren, die hier beschrieben werden, eine besondere Nützlichkeit zum Herstellen eines weiterentwickelten H-60 Hauptrotorblatts, das von Sikorsky Aircraft entwickelt wurde. Man wird jedoch erkennen, daß die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen bei der Herstellung von Hauptrotorblättern generell anwendbar sind.
Ein weiterentwickeltes H-60 Hauptrotorblatt 100 ist in den Fig. 1A bis 1D beispielhaft gezeigt und beinhaltet eine Vorderkante 102 und eine Hinterkante 104, die gemeinsam die Profilsehnenlänge des Rotorblatts 100 definieren, und ein inneres Ende 106 und ein äußeres (Spitzen-) Ende 108 (ein Teil mit zurückgeschwenkter Spitze des Hauptrotorblatts 100, welcher der Teil des Blatts außerhalb der unterbrochenen Linie 109 in Fig. 1A ist, wird separat als austauschbares Bauteil für das Hauptrotorblatt 100 hergestellt), welche gemeinsam die Erstreckung des Rotorblatts 100 definieren. Das Hauptrotorblatt 100 weist eine obere und eine untere Verbundmaterialhaut 110, 112, welche die obere bzw. die untere aerodynamische Oberfläche des Blatts 100 definieren, einen Wabenmaterialkern 114, einen Holm 116, eines oder mehrere Gegengewichte 118 und eine Vorderkantenverkleidung 120 auf. Einstellbare Trimmflächen 130 (zwei bei der gezeigten Ausführungsform) erstrecken sich von der Hinterkante 104 nach hinten. Die obere und untere Verbundmaterialhaut 110, 112, der Wabenmaterialkern 114, der Holm 116 und die Gegengewichte 118 definieren gemeinsam eine Blattunteranordnung 132.
Die Verbundmaterialhäute 110, 112 sind vorfabrizierte Bauteile, die aus mehreren Lagen eines Prepreg-Verbundmaterials eines dem Fachmann bekannten Typs gebildet sind, z. B. bei der beschriebenen Ausführungsform Fiberglasgewebematerial, das in eine geeignete Harzmatrix eingebettet ist. Die obere Verbundmaterialhaut 110 hat eine Mehrzahl von Positionierelement-Öffnungen 134 (s. Fig. 1A), die durch diese hindurch gebildet sind, um das Positionieren der Holmanordnung 116/118 in einer Formpresse zu erleichtern, wie detaillierter nachfolgend beschrieben werden wird. Nach dem Zusammenbau des Hauptrotorblatts 100 werden die Positionierelement-Öffnungen 134 mit Verbundmaterial geschlossen, so daß die obere Verbundmaterialhaut 110 eine aerodynamisch glatte Oberfläche hat. Der Wabenmaterialkern 114 ist aus einem Materialtyp hergestellt, der typischerweise bei Luft- und Raumfahrtanmeldungen verwendet wird, z. B. bei der beschriebenen Ausführungsform NOMEX® (NOMEX ist eine registrierte Handelsmarke von E.I. du Pont de Nemours & Co., Wilmington, DE für Aramidfasern oder -gewebe) und fungiert als ein leichtes strukturelles Versteifungselement zwischen der oberen und der unteren Verbundmaterialhaut 110, 112.
Der Holm 116 ist ein vorfabriziertes Bauteil und fungiert als das Haupt- Strukturelement des Hauptrotorblatts 100, welches den dynamischen Torsions-, Biege-, Scher- und Zentrifugalbelastungen entgegenwirkt, die beim Betrieb des Hubschraubers in dem Rotorblatt 100 auftreten. Der Holm 116 der beschriebenen Ausführungsform ist ein Verbundmaterialholm des Typs, der in der ebenfalls anhängigen US Patentanmeldung der gleichen Inhaberin mit der Serial Nr. 07/995,219, die am 22. Dezember 1992 eingereicht wurde und den Titel FIBER REINFORCED COMPOSITE SPAR FOR A ROTARY WING AIRCRAFT trägt, beschrieben und beansprucht ist. Der Verbundmaterialholm 116 weist eine obere und eine untere Seitenwand auf, die der oberen bzw. unteren Strömungsprofiloberfläche entsprechen, und weist einen vorderen und hinteren konischen Abschluß auf, welche der vorderen Kante bzw. der hinteren Kante des Hauptrotorblatts 100 entsprechen. Die obere und die untere Seitenwand weisen eine Mehrzahl von Pre-ply-Lagen auf, wobei jede Pre-ply-Lage Unipack-Lagen und Kreuzlagen aus einem Prepreg-Verbundmaterial aufweist, d. h. Fasermaterial, das in eine Harzmatrix eingebettet ist. Die Unipack- Lagen, die in Längsrichtung (axial) gerichtete Fasesrn aufweisen, haben eine gleiche Breite und sind gestuft, um eine sich verjüngende Kante bei der oberen und der unteren Seitenwand zu schaffen. Die Kreuzlagen; die Fasern mit ± 40º Orientierung haben, haben sich ändernde Breite, welche eine gestufte Stoßverbindung um den Umfang des vorderen und hinteren Abschlusses bilden. Obwohl die beschriebene Ausführungsform des Hauptrotorblatts 100 einen Verbundmaterialholm 116 aufweist, wird der Fachmann erkennen, daß die Vorrichtungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung auch zur Herstellung von Hauptrotorblättern verwendet werden können, bei denen der Holm als ein metallisches Strukturelement hergestellt ist, z. B. einen Titanholm.
Eines oder mehrere Gegengewichte 118, von denen eines detaillierter in der Fig. 1D gezeigt ist, werden verwendet, um das Hauptrotorblatt 100 statisch und dynamisch auszubalancieren. Die Gegengewichte 118 sind in Erstreckungsrichtung von dem inneren Ende 106 zu dem äußeren Ende 108 aus weniger dichten bis dichteren Materialien gebildet, z. B. Schaumstoff, Wolfram bzw. Blei bei der beschriebenen Ausführungsform, um die erforderliche Gewichtsverteilung zum statischen und dynamischen Balancieren des Hauptrotorblatts 100 zu schaffen. Die Gegengewichte 118 sind so hergestellt, daß sie Strukturpunkte 136 aufweisen, welche die körperliche Zusammenwirkung zwischen den Gegengewichten 118 und der Innenkonturfläche (IML - inner mold line) der Vorderkantenverkleidung 120 schaffen. Die Gegengewichte 118 sind an dem Holm 116 festgeklebt, um eine Holmanordnung 116/118 zu bilden, wobei die angeschlossenen Gegengewichte 118 in einer Zwischenposition zwischen der Vorderkantenverkleidung 120 und der Vorderkante des Hohns 116 sind.
Die Vorderkantenverkleidung 120, die in der Fig. 1C detaillierter dargestellt ist, ist ein vorfabriziertes Hybridbauteil, das aus Verbundmaterialien und Abrasions-widerstandsfähigen Materialien gebildet ist. Die Verkleidung 120 hat eine im wesentlichen V-förmige Gestalt, welche die Vorderkante 102 des Hauptrotorblatts 100 definiert. Die Verkleidung 120 weist eine oder mehrere Lagen 122 aus einem Prepreg-Verbundmaterial, z. B. für die beschriebene Ausführungsform Fiberglasgewebematerial, das in einer geeigneten Harzmatrix eingebettet ist, welches die Innenformkontur (IML - inner mold line) der Vorderkantenverkleidung 120 definiert, einen ersten Abrasionsstreifen 124 und einen zweiten Abrasionsstreifen 126 auf. Bei der beschriebenen Ausführungsform der Vorderkantenverkleidung 120 ist der erste Abrasionsstreifen 124 aus Titan hergestellt, und der zweite Abrasionstreifen 126 ist aus Nickel hergestellt. Das Spitzenende 108, d. h. das äußere Ende der Vorderkantenverkleidung 120 hat einen Nickelstreifen 126, der mit dem Titanstreifen 124 verbunden ist, wie in der Fig. 1C dargestellt ist. Der Titanstreifen 124 mit der Decklage des Nickelstreifens 126 ist an den Prepreg-Verbundmateriallagen 122 festgeklebt, um die Vorderkantenverkleidung 120 zu bilden. Exponierte Segmente 128 der Prepreg-Verbundmateriallagen 122 erleichtern das Ankleben der Vorderkantetiverkleidung 120 auf die Blattunteranordnung 132. Die exponierten Segmente 128 beinhalten fertig bearbeitete Kanten 128A (ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Definieren der fertig bearbeiteten Kanten 128A der Vorderkantenverkleidung 120 ist in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung mit dem Titel AN EOP SCRIBE DEVICE (S-4887) der gleichen Inhaberin beschrieben), die gebildet worden sind, um die korrekte Integration der Vorderkantenverkleidung 120 mit der Blattunteranordnung 132 zu definieren. Die Vorderkantenverkleidung 120 ist entfernbar, um deren Austausch zu erleichtern. Die Vorderkantenverkleidung 120 und insbesondere die Decklage aus den Titanstreifen 124 und der Decklage des Nickelstreifens 126 schaffen einen Abrasionsschutz für die Vorderkante 102 des Hauptrotorblatts 100. Die Vorderkantenverkleidung 120 liefert außerdem eine Kontrolle der Strömungsprofiltoleranzen des Hauptrotorblatts 100.
Es wird auf die Fig. 2 bis 3 und 3A Bezug genommen. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist eine Formpresse 10 auf und kann eine Verkleidungs-Spreiz/Aufsetzvorrichtung 50 aufweisen. Die Formpresse 10 weist eine untere Anordnung 12 und eine obere Anordnung 30 auf, welche in aneinander befestigter Kombination die Formpresse 10 definieren, die zum Kompaktieren der zusammengebauten Blattunteranordnung 132 verwendet wird. Die untere Anordnung 12 weist eine konturierte obere Strömungsprofilaufnahme 14 auf, die an einer Abstützstruktur 16 angebracht ist. Die konturierte obere Strömungsprofilaufnahme 14 hat eine Außenkonturformfläche 18 (OML - outer mold line), welche die OML der oberen Strömungsprofiloberfläche des Rotorblatts 100, d. h. die obere Verbundmaterialhaut 110, definiert.
In Kombination mit der OML-Oberfläche 18 der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme 14 ist eine Mehrzahl von Werkzeugstiften 20 (fünf bei der beschriebenen Ausführungsform) befestigt. Die Werkzeugstifte 20 fungieren als Positionsmarker zum Positionieren der oberen Verbundmaterialhaut 110 in ausgerichteter Kombination an der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme 14. Ebenso in Kombination mit der OML-Oberfläche 18 der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme 14 ist eine Mehrzahl von Druckstiften 22 (drei bei der beschriebenen Ausführungsform) befestigt. Die Druckstifte 22 können die profilsehnenmäßige Ausrichtung der Holmanordnung 116/ 118 in Kombination mit der oberen Verbundmaterialhaut 110 - Wabenmaterialkern 114 - Kombination definieren, wenn sie in der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme 14 aufgelegt ist. Die Druckstifte 22 sind so bemessen, daß sie ein Einsetzen der Stifte 22 durch die Positionierelement-Öffnungen 134 erlauben, die in der oberen Verbundmaterialhaut 110 gebildet sind.
In Kombination mit der Abstützstruktur 12 ist an dem inneren und dem äußeren Ende der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme 14 je ein Holmpfosten 24 befestigt. Die Holmpfosten 24 definieren in arbeitsfähiger Kombination die erstreckungmäßige Ausrichtung der Holmanordnung 116/118 in Kombination mit der Verbundmaterialhaut 110 - Wabenmaterialkern 114 - Kombination, wenn sie in der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme 14 aufgelegt ist. Ebenso in Kombination und mit der Abstützstruktur 16 ist an jedem Ende davon ein Paar von Versperrelementen 26 befestigt. Ein oder mehrere Strukturanschläge 28 bilden auch einen Teil der Abstützstruktur 16 (s. Fig. 3).
Die obere Anordnung 30 weist einen Druckbeutel oder -sack 32, eine konturierte Gegenplatte 34 und ein Strukturabstützgestell 36 auf. Der Drucksack 32 ist für die erstreckungsmäßigen und profilsehnenmäßigen Abmessungen der Blattunteranordnung 132 in seiner Größe angepaßt. Bei der beschriebenen Ausführungsform des weiterentwickelten Hauptrotorblatts 100 hat der Drucksack 32 Maße von etwa 3 ft in Profilsehenrichtung und etwa 24 ft in Erstreckungsrichtung. Der Drucksack 32 ist dicht an der konturierten Gegenplatte 32 befestigt, und wird während des Kompaktierprozesses unter Druck gesetzt, um die zum Kompaktieren der Blattunteranordnung 132 benötigten Druckkräfte zu entwickeln. Die konturierte Gegenplatte 34 definiert die OML der unteren Strömungsprofiloberfläche, d. h. der unteren Verbundmaterialhaut 112, und kann als Gegenwirkfläche gegen die in dem Drucksack 32 während des Kompaktierprozesses entwickelten Gegendrücke dienen.
Wegen der Gesamtgröße des Drucksacks 32 werden bei dessen Unter- Druck-Gesetztsein während des Kompaktierprozesses große Kräfte entwickelt (im Bereich von etwa 23.587 kg (52.000 Pfund) bis etwa 46.721 kg (103.000 Pfund) insgesamt. Das Strukturabstützgestell 36 kann derart großen Druckkräften entgegenwirken, um eine Beschädigung der oberen Anordnung 30 während des Kompaktiervorgangs zu verhindern. Jedes Ende des Abstützgestells 36 weist ein Paar von komplementären Versperrelementen 38 auf. Wenn die obere Anordnung 30 in Kombination mit der unteren Anordnung 12 (z. B. mittels eines Krans) abgesenkt wird, kommen die komplementären Versperrelemente 38 mit den Versperrelementen 26 zusammen, um ein zeitweises miteinander Versperren der oberen und unteren Anordnung 30, 12, z. B. durch Stiftverbindungen, zu bewirken, um den Kompaktierprozeß zu bewirken. Eine Druckquelle 40 ist pneumatisch mit dem Drucksack 32 verbunden und arbeitsfähig, um das Druckgas zum Unterdrucksetzen des Drucksacks 32 während des Kompaktierprozesses zu liefern.
Ein weiterer Bereich, dem bei dem parallelen Herstellungsprotokoll Aufmerksamkeit gewidmet wurde, war das Verkleidungs- Spreizwerkzeug, das beim Integrieren der Vorderkantenverkleidung mit der Blattunteranordnung verwendet wurde. Die Vorderkantenverkleidung hat eine vorfabrizierte Gestalt, die es nicht zuläßt, daß die Verkleidung direkt auf die Blattunteranordnung aufgesetzt wird. Vielmehr müssen die hinteren Ränder der Vorderkantenverkleidung auseinandergespreizt werden, um ein Aufsetzen der Vorderkantenverkleidung auf die Blattunteranordnung zu erlauben. Das Verkleidungs-Spreizwerkzeug des Stands der Technik beinhaltet unterteilte Winkel-Metallgreifelemente aus rostfreiem Stahlblech, die in Erstreckungsrichtung an den Hinterrändern der Vorderkantenverkleidung in Kontakt mit den Innenkonturflächen (IML - inner mold line) (die aus Verbundmaterial gebildet sind) der Vorderkantenverkleidung angebracht sind. Jedes Segment der Greifelemente des Stands der Technik wird einzeln mittels eines Seiten- Steuerflächenhebels betätigt. Die Greifelemente des Stands der Technik üben eine Scherwirkung auf die IML-Oberflächen der Vorderkantenverkleidung beim Auseinanderspreizen der hinteren Ränder der Verkleidung aus. Die Scherwirkung, die von den Greifelementen des Stands der Technik verursacht wurde, verursachte Risse und Delaminationen in dem Verbundmaterial, welches der Scherwirkung davon ausgesetzt war, was zu Bauteil-Ausschuß oder -Nachbearbeitung führte. Zusätzlich zu dem voran beschriebenen Nachteil des Vorderkantenverkleidungs-Spreizwerkzeugs werden die Segmente der Greifeinrichtung individuell in einer nacheinander folgenden Weise derart betätigt, daß zum Auseinanderspreizen der gesamten Vorderkantenverkleidung mehrere wiederholte Betätigungen erforderlich sind. Ein derartiges Verfahren ist nicht nur arbeitsintensiv und zeitaufwendig, und daher kostspielig, ein derartiges Verfahren kann auch unerwünschte Spannungen in die hinteren Ränder der Vorderkantenverkleidung bringen.
Die Vorrichtung zum Spreizen einer Vorderkantenverkleidung zum Aufsetzen auf eine Blattunteranordnung sollte keine Risse und/oder Delaminationen in das Verbundmaterial der Vorderkantenverkleidung einbringen. Vorzugsweise sollte die Vorrichtung die Vorderkantenverkleidung in einem einzigen Schritt auseinanderspreizen, um die für das Auseinanderspreizen der Vorderkantenverkleidung erforderliche Zeit zu verringern.
Die Verkleidungs-Spreiz/Aufsetzvorrichtung weist ein bewegliches Ständerelement, ein oberes längliches Trageelement, das beweglich an dem beweglichen Ständerelement befestigt ist, auf. Eine Mehrzahl von Saugnäpfen ist jeweils an dem oberen und dem unteren länglichen Trageelement angebracht. Eine Einrichtung ist vorgesehen zum Vermitteln einer Synchronbewegung auf das obere und das untere Trageelement zwischen einer Außereingriffsposition, in der die Vorderkantenverkleidung zwischen die Mehrzahl von Saugnäpfen, die an dem oberen Trageelement angebracht sind, und die Mehrzahl von Saugnäpfen, die an dem unteren Trageelement angebracht sind, ohne Berührung mit diesen eingesetzt werden kann, einer Eingriffsposition, in der die Mehrzahlen von Saugnäpfen anliegend mit den Außenkonturformflächen (OML - outer mold line) der Vorderkantenverkleidung zusammenwirken, und einer Betriebsposition, in der die Vorderkantenverkleidung zum Aufsetzen auf die Blattunteranordnung auseinandergespreizt ist. Eine Einrichtung ist vorgesehen, zum Erzeugen von Saugkräften in den Mehrzahlen von Saugnäpfen in der Eingriffsposition, um ein Halten der entsprechenden OML-Oberflächen der Vorderkantenverkleidung durch die Saugnäpfe derart zu bewirken, daß eine nachfolgende Synchronbewegung des oberen und des unteren Trageelements in die Betriebsposition ein Auseinanderspreizen der Vorderkantenverkleidung bewirkt. Eine Einrichtung ist vorgesehen zum Bewegen des beweglichen Ständerelements, um die aufgespreizte Vorderkantenverkleidung auf die Blattunteranordnung zu bewegen.
Die Verkleidungs-Spreiz/Aufsetzvorrichtung weist außerdem eine Einrichtung auf, um anzuzeigen, daß die auseinandergespreizte Vorderkantenverkleidung vollständig auf die Blattunteranordnung aufgesetzt wurde. Die Einrichtung zum Vermitteln von Synchronbewegung weist eine Mehrzahl von Pneumatikzylindern, die an dem oberen länglichen Trageelement und dem beweglichen Ständerelement angebracht sind und eine Mehrzahl von Pneumatikzylindern, die in Kombination mit dem unteren länglichen Trageelement und dem beweglichen Ständerelement angebracht sind, und eine Druckquelle auf, die pneumatisch mit den mehreren Pneumatikzylindern verbunden ist. Eine Betätigung der Druckquelle liefert den Mehrzahlen von Pneumatikzylindern Druckluft, um eine Synchronbewegung des oberen und des unteren länglichen Tragelelements zwischen der Außereingriffsposition, in der die Vorderkantenverkleidung zwischen die Mehrzahlen von Saugnäpfen, die an dem oberen und dem unteren länglichen Trageelement angebracht sind, ohne Kontakt mit diesen eingesetzt werden kann, der Eingriffsposition, in der die Mehrzahlen von Saugnäpfen anliegend mit der jeweiligen OML-Oberfläche der Vorderkantenverkleidung zusammenwirken, und der Betriebsposition, in der die Vorderkantenverkleidung zum Aufsetzen auf die Blattunteranordnung auseinandergespreizt ist, zu bewirken.
Um die Vorderkantenverkleidung zu spreizen und auf eine Blattunteranordnung aufzusetzen wird die Vorderkantenverkleidung zwischen einer oberen und unteren Reihe von Saugnäpfen angebracht, die obere und die untere Reihe von Saugnäpfen werden in Synchronbewegung in eine Eingriffsposition verlagert, in der die Saugnäpfe anliegend mit einer entsprechenden OML-Oberfläche der Vorderkantenverkleidung zusammenwirken, es werden Saugkräfte in den oberen und unteren Saugnäpfen erzeugt, um ein Halten der entsprechenden OML-Oberfläche der Vorderkantenverkleidung durch die Saugnäpfe zu bewirken, die obere und die untere Reihe von Saugnäpfen werden in Synchronbewegung in eine Betriebsposition verlagert, um ein Auseinanderspreizen der Vorderkantenverkleidung zu bewirken, und die auseinandergespreizte Vorderkantenverkleidung wird auf die Blattunteranordnung aufgesetzt.
Wie man aus einer Untersuchung der Fig. 2 bis 3 erkennt, ist die Verkleidungs-Spreiz/Aufsetzvorrichtung 50 präzise der unteren Anordnung 12 der Formpresse 10 benachbart angeordnet, da die Formpresse 10 und die Verkleidungs-Spreiz/Aufsetzvorrichtung 50 eine interaktive funktionale Beziehung während des Herstellungsprotokolls des Hauptrotorblatts 100 haben. Die Verkleidungs-Spreiz/Aufsetzvorrichtung 50 kann während des Kompaktierprozesses, der von der Formpresse 10 bewirkt wird, die vorfabrizierte Vorderkantenverkleidung 120 auf die in der Formpresse 10 aufgelegte Blattunteranordnung 132 aufsetzen. Die Verkleidungs-Spreiz/Aufsetzvorrichtung 50 weist ein längliches Ständerelement 52 auf, welches eine Länge hat, die der Erstreckung der Vorderkantenverkleidung 120 entspricht, welches beweglich von Rollelementen 54 abgestützt ist. Die Rollelemente 54 wirken mit Schienen 56 zusammen, die an einem länglichen Abstütztisch 58 derart befestigt sind, daß das Ständerelement 52 relativ zu der Formpresse 10 beweglich ist. Der Abstütztisch 58 ist relativ zu der unteren Anordnung 12 präzise positioniert, um das Aufsetzen der Vorderkantenverkleidung 120 währen des Kompaktierverfahrens auf die Blattunteranordnung 132 zu erleichtern.
Die Verkleidungs-Spreiz/Aufsetzvorrichtung 50 weist ferner ein oberes und ein unteres längliches Trageelement 60U, 60L auf, die beweglich an dem länglichen Ständerelement 52 angebracht sind. Eine Mehrzahl von Pneumatikzylindern 62U, 62L verbindet die entsprechenden Trageelemente 60U, 60L arbeitsfähig mit dem Ständerelement 52. Eine Druckquelle 64 ist pneumatisch mit den Pneumatikzylindern 62U, 62L verbunden und kann diesen Druck für Synchronbewegung der Trageelemente 60U, 60L relativ zu dem Ständerelement 52 zwischen einer Außereingriffsposition, einer Eingriffsposition und einer Betriebsposition liefern. Obwohl die Ausführungsformen der Formpresse 10 und der Verkleidungs-Spreiz/Aufsetzvorrichtung 50, die hier beschrieben werden, separate Druckquellen 40, 64 verwenden, erkennt man, daß eine gemeinsame Druckquelle für die Formpresse 10 und die Verkleidungs-Spreiz/Aufsetzvorrichtung 50 gemäß der vorliegenden Erfindung anstelle von zwei separaten Druckquellen 40, 64, wie sie hier beschrieben werden, verwendet werden kann.
Mehrzahlen von Saugnäpfen 66U, 66L sind in ausgerichteter Kombination, d. h. Reihen, an dem jeweiligen Trageelement 60U, 60L entlang deren erstreckungsmäßiger Länge angeordnet. Bei der beschriebenen Ausführungsform sind 180 Saugnäpfe 66U, 66L an dem jeweiligen Trageelement 60U, 60L (90 Saugnäpfe pro Trageelement) angebracht. Jeder einzelne Saugnapf 66U, 66L hat eine glockenartige Gestalt (um ein Zusammenwirken der Näpfe mit der Kontur der jeweiligen OML-Oberfläche der Vorderkantenverkleidung 120 zu erleichtern) und einen Außendurchmesser von etwa 2,5 Inch. Jeder Saugnapf 66U, 66L kann eine Saugkraft von etwa 100 bis etwa 175 Pfund ausüben. Saugnäpfe des Typs, wie sie von PIAB AB Akersberga, Schweden, hergestellt werden, können zum Ausführen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die einzelnen Saugnäpfe 66U, 66L sind fluidmäßig mit einer Vakuumquelle 68 verbunden, welche für diese den Saugdruck liefert. Die Saugnäpfe 66U, 66L können mit der jeweiligen OML-Oberläche der Vorderkantenverkleidung 120 zusammenwirken und diese halten, wenn die Unterdruckquelle 68 betätigt ist. Eine nachfolgende Synchronbewegung der jeweiligen Trageelemente 60U, 60L weg voneinander in die Betriebsposition bewirkt ein Spreizen der Verkleidung 120, um deren Aufsetzen auf die Blattunteranordnung 132 zu erleichtern.
Ein Spitzenende-Positionierelement 70 ist an einem Ende des länglichen Ständerelements 52 befestigt, und eine Mehrzahl von Vorderkantenanschlägen 72 ist an dem Ständerelement 52 (s. insbesondere Fig. 3A) entlang deren Länge befestigt. Das Spitzenenden- Positionierelement 70 kann eine erstreckungsmäßige Ausrichtung der Vorderkantenverkleidung 120 zwischen den oberen und den unteren Saugnäpfen 66U, 66L schaffen, um ein korrektes Aufsetzen davon auf die Blattunteranordnung 32 sicherzustellen. Die Vorderkantenanschläge 70 können ein korrektes Einsetzen der Vorderkantenverkleidung 120 zwischen die oberen und unteren Saugnäpfe 66U, 66L derart sicherstellen, daß die Saugnäpfe 66U, 66L die OML-Oberflächen der Vorderkantenverkleidung 120 angreifen und halten können.
Eine Einrichtung 74 ist vorgesehen zum Bewegen des länglichen Ständerelements 52 entlang der Schienen 56, um die Vorderkantenverkleidung 120 auf die Blattunteranordnung 132 aufzusetzen und um das Ständerelement 52 weg von der Formpresse 10 zu bewegen, sobald die Vorderkantenverkleidung 120 auf die Blattunteranordnung 132 aufgesetzt ist. Bei der beschriebenen Ausführungsform weist die Einrichtung 74 einen oder mehrere Verlagerungsschrauben auf. An dem Ständerelement 52 ist eine oder sind mehrere komplementäre Positionierstäbe 76 angebracht, die mit den entsprechenden Strukturanschlägen 28 der Abstützstruktur 16 während einer Bewegung des Ständerelements 52 in Richtung auf die Formpresse 10 zusammenwirken. Bei der beschriebenen Ausführungsform bewirkt die Wechselwirkung zwischen den Positionierstäben 76 und den Strukturanschlägen 28 eine Verlagerung der Positionierstäbe 76. Eine fortgesetzte Bewegung des Ständerelements 52 in Richtung der Formpresse 10 bewirkt eine korrespondierende Verlagerung der Positionierstäbe 76 bis ein rotes Band daran sichtbar wird, was dem Bediener der Verkleidungs-Spreiz/Aufsetzvorrichtung 50 anzeigt, daß die Vorderkantenverkleidung 120 korrekt auf die Blattunteranordnung 132 aufgesetzt wurde. Der Fachmann wird erkennen, daß andere Einrichtungen zum Anzeigen, daß eine Bewegung des Ständerelements 52 beendet werden sollte, da die Vorderkantenverkleidung 120 korrekt auf die Blattunteranordnung 132 aufgesetzt wurde, verwendet werden können. Beispielsweise könnten die Positionierstäbe 76 und die entsprechenden Strukturanschläge 28 funktional derart konfiguriert positioniert sein, daß eine Berührung von beiden miteinander automatisch den Betrieb der Bewegungseinrichtung 74 beendet, so daß das Ständerelement 52 aufhört, sich zu bewegen.
Die Schritte eines erfindungsgemäßen Zusammenbau- und Kompaktierprozesses 200 sind schematisch in der Fig. 4A gezeigt. Der Zweck des erfindungsgemäßen Zusammenbau- und Kompaktierprozesses ist das Zusammenbauen der Bauteile des vorangehend beschriebenen Hauptrotorblatts 100 zu einer gehärteten Anordnung. Die gehärtete Anordnung des Hauptrotorblatts 100 wird in einen Autoklaven (nicht gezeigt) zum Aushärten eingebracht, um die fertige Hauptrotorblattanordnung 100, die beispielhaft in der Fig. 1A gezeigt ist, zu bilden. Die obere Verbundmaterialhaut 110 und der Wabenmaterialkern 114 werden als eine vorfabrizierte Kombination 110/114 für den ersten Schritt 202 der beschriebenen Ausführungsform des Zusammenbau- und Kompaktierprotokolls bereitgestellt. Dies wird durch das Aufbringen eines geeigneten Filmklebemittels auf den Wabenmaterialkern 114 erreicht, der dann auf die obere Verbundmaterialhaut 110 aufgebracht wird, und die Kombination 110/114 wird dann gehärtet. Im Schritt 202 wird die vorfabrizierte Kombination 110/114 in die konturierte obere Strömungsprofilaufnahme 14 durch Ausrichten der Vorderkante 104 der oberen Verbundmaterialhaut 110 mit den Werkzeugstiften 120 und Aufsetzen der Positionierelementöffnungen 134 der oberen Verbundmaterialhaut 110 auf die Druckstifte 22 aufgelegt. Das Bereitstellen der oberen Verbundmaterialhaut 110 und des Wabenmaterialkerns 114 als vorfabrizierte Kombination 110/114 vereinfacht zwar den Zusammenbau- und Kompaktierprozeß, der Fachmann wird aber erkennen, daß die obere Verbundmaterialhaut 110 und der Wabenmaterialkern 114 alternativ einzeln in getrennten nacheinander folgenden Schritten in der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme 14 aufgelegt werden können.
Ein geeignetes Filmklebemittel wird dann im Schritt 204 vor dem Auflegen der Holmanordnung 116/ 118 aufgebracht. Das Filmklebemittel kann direkt auf die Holmanordnung 116/118 oder alternativ direkt auf die aufgelegte obere Verbundmaterialhaut 110 aufgebracht werden. Die Holmanordnung 116/118 wird dann in Kombination mit der aufgelegten Verbundmaterialhaut-Wabenmaterialkern-Kombination 110/114 im Schritt 206 aufgelegt. Eine korrekte profilsehnenmäßige Ausrichtung der Holmanordnung 116/118 wird erzielt, indem die Holmanordnung 116/118 an die Druckstifte 22, welche durch die obere Verbundmaterialhaut 102 vorstehen, angelegt wird. Eine korrekte profilsehenenmäßige Ausrichtung der Holmanordnung 116/ 118 wird erreicht, indem sichergestellt wird, daß die Enden der Holmanordnung 116/118 an die Holmpfosten 22 anstehen. Ein geeignetes Klebemittel wird auf die exponierten Oberflächen des Wabenmaterialkerns 114 und der Holmanordnung 116/118 im Schritt 208 aufgebracht, und dann wird die untere Verbundmaterialhaut 112 auf den mit Klebstoff beschichteten Wabenmaterialkern 114 und die mit Klebstoff beschichtete Holmanordnung 116/ 118 im Schritt 210 aufgebracht. Die zusammengebaute Kombination aus oberer Verbundmaterialhaut 110- Wabenmaterialkern 114-Kombination, Holmanordnung 116/ 118 und der unteren Verbundmaterialhaut 112 definieren die Bauteile der Blattunteranordnung 132, die in der unteren Anordnung 12 der Formpresse 10 zusammengebaut sind.
Vor dem Absenken und Versperren der oberen Anordnung 30 mit der unteren Anordnung 12 wird eine Zwischenplatte 32 vorzugsweise zwischen die Holmunteranordnung 132 und die obere Anordnung 30 im Schritt 212 eingebracht. Die Zwischenplatte 42 ist aus einer Mehrzahl von Verbundmateriallagen gebildet, z. B. bei der beschriebenen Ausführungsform 5 bis 9 prepreg-Glasfaserlagen. Die Zwischenplatte 42 ist so konfiguriert, daß sie an die untere Verbundmaterialhaut 112 der Blattunteranordnung 132 angepaßt ist, und kann eine gleichmäßige Druckverteilung über die Bauteile der Blattunteranordnung 132 während des Kompaktierens davon liefern. Nach dem Einsetzen der Zwischenplatte 42 in dem optionalen Schritt 212 wird die obere Anordnung 30 abgesenkt und in Kombination mit der unteren Anordnung 12 mittels Stiftverbindungen zwischen den entsprechenden Versperrelementen 26, 38 im Schritt 214 versperrt. Randblöcke (nicht gezeigt) wurden vorzugsweise am inneren und äußeren Ende 106, 108 der Blattunteranordnung 132 vor dem miteinander Versperren der oberen und unteren Anordnung 12, 30 eingesetzt. Die Randblöcke können ein Ausbeulen des Blatt-Spitzenendes und Blatt-Wurzelendes während des Kompaktierens der Blattunteranordnung 132 verhindern.
Wenn die obere Anordnung 30 mit der unteren Anordnung 12 versperrt ist, ragt das Vorderkantensegment (s. Bezugszeichen 138 in Fig. 3) der zusammengebauten Blattunteranordnung 132 von der Formpresse 10 nach außen, d. h. ist nicht von der Formpresse 10 eingeschlossen. Die Druckquelle 40 wird betätigt, um den Drucksack 32 im Schritt 216 unter Druck zu setzen, was Druckkräfte über die Zwischenplatte 42 (oder direkt, falls die Zwischenplatte 42 nicht verwendet wird) ausübt, um die zusammengebaute Blattunteranordnung 132 zu kompaktieren. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird der Drucksack 32 so unter Druck gesetzt, daß Druckkräfte im Bereich von etwa 5 psi bis etwa 10 psi auf die zusammengebaute Blattunteranordnung 132 ausgeübt werden. Die zusammengebaute Blattunteranordnung 132 ist dem Kompaktierdruck für eine vorgegebene Kompaktierdauer im Schritt 218 ausgesetzt. Bei der beschriebenen Ausführungsform des Hauptrotorblatts 110 hat der beschriebene Zusammenbau- und Kompaktierprozeß eine Kompaktierdauer im Bereich von etwa 10 Minuten bis etwa 15 Minuten.
Während der Kompaktierdauer wird die Vorderkantenverkleidung 120 gespreizt und auf das exponierte Vorderkantensegment 138 der zusammengebauten Blattunteranordnung 132 mittels eines Verkleidungs- Spreiz- und Aufsetzprozesses 300 aufgesetzt, wie in Fig. 4B beschrieben. Vor dem Aufsetzen der Vorderkantenverkleidung 120 wird ein geeigneter Klebstoff auf das exponierte Vorderkantensegment 138 im Schritt P1 aufgebracht (alternativ kann der Klebstoff auf die IML-Oberfläche der Prepreg-Verbundmateriallagen 122 der Vorderkantenverkleidung 120 aufgebracht werden).
Wenn das obere und das untere Trageelement 60U, 60L in einer Außereingriffsposition sind, wird die Vorderkantenverkleidung 120 zwischen die oberen und untere Saugnäpfe 66U, 66L im Schritt 302 eingebracht. Die Außereingriffsposition der Trageelemente 60U, 60L erleichtert ein derartiges Einsetzen ohne jeglichen körperlichen Kontakt zwischen der Vorderkantenverkleidung 120 und der Saugnäpfe 66U, 66L. Ein korrektes Einsetzen der Vorderkantenverkleidung 120 wird durch die anliegende Zusammenwirkung der Verkleidung 120 mit dem Spitzenenden-Positionierelement 70 und den Vorderkantenanschlägen 72 sichergestellt. Die Druckquelle 64 wird betätigt, um eine Synchronbewegung der Trageelemente 60U, 60L in eine Eingriffsposition im Schritt 304 zu erlauben, in dem die Saugnäpfe 66U, 66L anliegend mit der Vorderkantenverkleidung 120 zusammenwirken.
Eine Unterdruckquelle 68 wird dann betätigt und bewirkt, daß die Saugnäpfe 66U, 66L Saugkräfte auf die entsprechende OML-Oberfläche der Vorderkantenverkleidung 120 im Schritt 306 ausüben. Die von den Saugnäpfen 66U, 66L ausgeübten Saugkräfte sind von ausreichender Stärke, daß die Vorderkantenverkleidung 120 in einer Eingriffskombination bleibt, d. h. von den Saugnäpfen 66U, 66L gehalten ist. Die Druckquelle 64 wird betätigt, um eine Synchronbewegung der Trageelemente 60U, 60L zurück in Richtung zur offenen Position zu der Betriebsposition zu erlauben. Da die Saugnäpfe 66U, 66L Saugkräfte ausüben, um die Vorderkantenverkleidung 120 zu halten, bewirkt die Synchronbewegung der Trageelemente 60U, 60L in die Betriebsposition, daß die exponierten Segmente 128 der Verkleidung 120 auseinandergespreizt werden. Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die fertig bearbeiteten Kanten 128A (s. Fig. 1C) der exponierten Segmente 128 der Verkleidung 120 typischerweise etwa 1,5 Inch in normal beabstandetem Zustand beabstandet. Infolge der Wirkung der Verkleidungs-Spreiz/Aufsetzvorrichtung 50 sind die fertig bearbeiteten Kanten 128A der exponierten Segmente 128 der Verkleidung 120 zu einem aufgespreizten Zustand aufgespreizt, der durch einen Trennungsabstand von etwa 2,5 bis 3 Inch zwischen den gegenüberliegenden Segmenten 128 definiert ist, wenn die Trageelemente 60U, 60L in die Betriebsposition bewegt sind. Die auseinandergespreizte Anordnung der Vorderkantenverkleidung 120 erleichtert deren Aufsetzen auf das exponierte Segment 138 der Blattunteranordnung 132.
Um die aufgespreizte Vorderkantenverkleidung 120 aufzusetzen, wird die Ständerelement-Bewegungseinrichtung 74 betätigt, um das Ständerelement 52 in Richtung der Formpresse 10 zum Einsetzen der aufgespreizten Vorderkantenverkleidung 120 im Schritt 310 zu bewegen. Das korrekte Aufsetzen der Vorderkantenverkleidung 120 wird durch die Sichtbarkeit des roten Bands der Positionierstangen 76 angezeigt. Wenn die Vorderkantenverkleidung 120 vollständig auf das exponierte Segment 138 der Blattunteranordnung 132 aufgesetzt ist, wirken die Strukturpunkte 136 der Gegengewichte 118 anliegend mit der IML der Vorderkantenverkleidung 120 zusammen, die exponierten Segmente 128 der Prepreg-Verbundmateriallagen 122, liegen unter der oberen und der unteren Verbundmaterialhaut 110, 112, und die Ränder der oberen und unteren Verbundmaterialhaut 110, 112 wirken anliegend mit entsprechenden Rändern der Titanstreifen 124 zusammen.
Sobald die Vorderkantenverkleidung 120 vollständig auf das exponierte Segment 138 der Blattunteranordnung 132 aufgesetzt ist, wird die Druckquelle 64 betätigt, um eine Synchronbewegung der oberen und unteren Trageelemente 60U, 60L in die Eingriffsposition im Schritt 312 zu bewirken. Eine derartige Synchronbewegung erlaubt es der aufgespreizten Vorderkantenverkleidung 120, in ihren normal gespreizten Zustand zurückzukehren, d. h. bei der beschriebenen Ausführungsform von einem aufgespreizten Zustand von etwa 2,5 bis 3 Inch zu etwa 1,5 Inch. Im normal aufgespreizten Zustand übt die Vorderkantenverkleidung 120 eine Kompaktierkraft auf die Blattunteranordnung 132 aus, um ein Klebeverbinden der Vorderkantenverkleidung 102 mit der Blattunteranordnung 132 zu erleichtern. Die Unterdruckquelle 68 wird im Schritt 314 abgeschaltet, was das Ausüben von Saugkräften durch die oberen und unteren Saugnäpfe 66U, 66L auf die Vorderkantenverkleidung 120 beendet. Die Druckquelle wird betätigt, um eine Synchronbewegung der Trageelemente 60U, 60L zurück in die Außereingriffsposition im Schritt 316 zu bewirken. Schließlich wird im Schritt 318 das Ständerelement 52 in die Ausgangsposition zurückgebracht, von der aus der Aufspreiz- und Aufsetzprozeß wiederholt werden kann, wenn nötig.
Sobald die Kompaktierzeit beendet ist, werden die Versperrelemente 26, 38 entsperrt, und ein Kran wird verwendet, um die obere Anordnung 30 von der unteren Anordnung 12 im Schritt 222 zu entfernen. Das zusammengebaute Hauptrotorblatt 100 wird dann von der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme 14 entfernt. Das zusammengebaute Hauptrotorblatt 100 wird anschließend in einem Autoklaven gehärtet, um eine fertige Hautprotorblattanordnung 100 zu bilden.
Eine Vielzahl von Modifikationen und Variationen der vorangehend beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zum Zusammenbau und Kompaktieren einer Blattunteranordnung sind im Lichte der vorangehenden Lehren möglich. Man sollte deshalb verstehen, daß innerhalb des Umfangs der angeschlossenen Ansprüche die vorliegende Erfindung anders als sie speziell vorangehend beschrieben worden ist, ausgeführt werden kann.

Claims

1. Formpresse (10) zum Zusammenbau und Kompaktieren einer Blattunteranordnung (132), welche eine obere Verbundmaterialhaut (110), eine untere Verbundmaterialhaut (112), einen Wabenmaterialkern (114) und eine Holmanordnung (116, 118) aufweisend:

eine untere Anordnung (12), aufweisend

eine Abstützstruktur (16),

eine konturierte obere Strömungsprofilaufnahme (14), die in Kombination mit der Abstütztstruktur (16) angebracht ist, wobei die konturierte obere Strömungsprofilaufnahme (14) eine Außenkonturformfläche, welche die Strömungsprofiloberfläche der oberen Verbundmaterialhaut (110) definiert, eine Mehrzahl von Werkzeugstiften (20) zum Positionieren der oberen Verbundmaterialhaut (110) in ausgerichteter Kombination mit der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme (14), und eine Mehrzahl von Druckstiften (22) zum Positionieren der Holmanordnung (116, 118) in profilsehnenrichtungsmäßiger Ausrichtung in der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme (14) aufweist, und

einen Holmpfosten (24), der in Kombination mit der Abstützstruktur (16) an dem inneren Ende bzw. dem äußeren Ende der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme (14) zum Positionieren der Holmanordnung (116, 118) in erstreckungsmäßiger Ausrichtung in der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme (14) angebracht ist;

eine obere Anordnung (30), aufweisend

ein strukturelles Abstützgestell (36),

eine konturierte Gegenplatte (34), die an dem strukturellen Abstützgestell (36) befestigt ist, und

einen Drucksack (32), der in abgedichteter Kombination mit der konturierten Gegenplatte (34) befestigt ist, wobei der Drucksack (32) eine erstreckungsmäßige und profilsehnenmäßige Abmessung hat, die der Blattunteranordnung (132) entspricht;

Mittel (38, 26) zum Versperren der oberen Anordnung (30) in Kombination mit der unteren Anordnung (12),

wobei ein Kompaktieren der in der unteren Anordnung (12) zusammengebauten Blattunteranordnung (132) bewirkt werden kann; und

Mittel (40) zum Unterdrucksetzen des Drucksacks (32) bei miteinander versperrter Kombination der oberen und unteren Anordnung (30, 12), um die in der unteren Anordnung (12) zusammengebaute Blattunteranordnung (132) zu kompaktieren.

2. Formpresse (10) nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Zwischenplatte (42), die zwischen der oberen und der unteren Anordnung (30, 12) in versperrter Kombination angeordnet ist und arbeitsfähig ist, eine gleichförmige Druckverteilung über die Blattunteranordnung (132) während deren Kompaktierens zu liefern.

3. Verfahren zum Zusammenbau und Kompaktieren einer Blattunteranordnung (132), welche eine obere Verbundmaterialhaut (110), eine untere Verbundmaterialhaut (112), einen Wabenmaterialkern (114) und eine Holmanordnung (116, 118) aufweist, aufweisend die folgenden Schritte:

Bereitstellen einer Formpresse (10), welche eine untere Anordnung (12) mit einer konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme (14), die an einer Abstützstruktur (16) befestigt ist, und eine obere Anordnung (30) aufweist, die ein strukturelles Abstützgestell (36), eine konturierte Gegenplatte (34), die an dem strukturellen Abstützgestell (36) befestigt ist, und einen Drucksack (32), der in abgedichteter Kombination mit der konturierten Gegenplatte (34) befestigt ist, aufweist;

Auflegen der oberen Verbundmaterialhaut (110) und des Wabenmaterialkerns (114) in Kombination in der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme (14);

Positionieren der Holmanordnung (116, 118) in profilsehnenmäßiger und erstreckungsmäßiger Ausrichtung in der konturierten oberen Strömungsprofilaufnahme (14);

Auflegen der unteren Verbundmaterialhaut (110) in Kombination mit der Holmanordnung (116, 118) und dem Wabenmaterialkern (114);

Versperren der oberen Anordnung (30) und der unteren Anordnung (12) in Kombination miteinander; und

Unterdrucksetzen des Drucksacks (32), um die Blattunteranordnung (132) zu kompaktieren.

4. Verfahren nach Anspruch 3, ferner aufweisend den Schritt des Einbringens einer Zwischenplatte (42) zwischen der oberen Anordnung (30) und der unteren Anordnung (12) vor dem Schritt des Versperrens.