JPS6218400B2 - - Google Patents

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JPS6218400B2
JPS6218400B2 JP11603786A JP11603786A JPS6218400B2 JP S6218400 B2 JPS6218400 B2 JP S6218400B2 JP 11603786 A JP11603786 A JP 11603786A JP 11603786 A JP11603786 A JP 11603786A JP S6218400 B2 JPS6218400 B2 JP S6218400B2
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JP
Japan
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girder
composite
spar
assembly
rotor blade
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JP11603786A
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Japanese (ja)
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JPS61295198A (en
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Esu Sukaapachi Toomasu
Jei Fuoodo Robaato
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Boeing Co
Original Assignee
Boeing Co
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Publication date
Application filed by Boeing Co filed Critical Boeing Co
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Publication of JPS6218400B2 publication Critical patent/JPS6218400B2/ja
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    • 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
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/32Rotors
    • B64C27/46Blades
    • B64C27/473Constructional features
    • B64C2027/4733Rotor blades substantially made from particular materials
    • B64C2027/4736Rotor blades substantially made from particular materials from composite materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Toys (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ロータ・ブレード、特にヘリコプ
タのロータ・ブレードなどの空力ロータ・ブレー
ド・アセンブリの後部整流構造に関する。 〔用語の説明〕 本発明の中で使用する主な用語について説明す
る。 a 「複合桁部材」 現在ヘリコプタのロータ・ブレード・アセン
ブリの桁部材(空力荷重を主として受持つスパ
ン方向に長手の耐荷重構造部材)は軽量かつ強
度大にするために通常複合材料から製作され
る。「複合」なる語は「2以上の部材を単に結
合する」との意味にも使用されるが、本発明で
は、「複合材料からなる桁」とする。 b 「後部整流構造」 この用語は日本の当業者にはあまり用いられ
ないが、原語の“Aft fairing structure”で、
「fairing」が「整流材」「整形材」として常用
されているので、「桁部材より後部の空気流を
整流する部分」の意味であり、本発明では「コ
ア部分、複合桁後端部材及び上、下面外板から
なる後部整流構造」の表現で使用する。 c 「コア」は「発泡材またはハネカムで作るこ
とが好適な軽量コア」で、いわゆる「ハネカム
コア」の意味である。 d 「レイアツプ」 この用語の「レイアツプ」と、いわゆる「接
着」との工程を明確にするために、「レイアツ
プ」とは「樹脂含浸したガラス繊維などの補強
材を型の中に入れて加工する方法」と定義す
る。 e 「サブ組立品」 空力ロータ・ブレード・アセンブリは、個別
に製作された各段階での「サブ組立品」を結合
することによつて最終組立てされる。この「サ
ブ組立品」は自社内製作するか他社から調達さ
れるかの品質単位となるので、この用語を使用
する。前述の「後部整流構造」もサブ組立品の
1つである。 f 本発明で使用される主な組立て治具は次の2
つである。 「接着組立て治具」:後部整流構造の組立て用
の治具、 「単一の組立て成形型」:各サブ組立品を使用
して最終組立てを行うための治具。 〔従来の技術〕 複合ロータ・ブレードの出現以来ずつと、製作
工程をへらすとか改変するとかによつて製作費を
軽減することが当業界で求められ続けてきてい
る。しかし複合ロータ・ブレードの製作は、いま
だに、個別に製作されたいくつものサブ組立品を
結合することによつて製作されている。その大部
分が硬化工程を何度も経たサブ組立品であつて、
主要なサブ組立品ごとに個別の接着組立治具を必
要とするものである。 そうした複合ロータ・ブレードの在来の製造方
法では、たとえば、つぎのようなサブ組立品およ
び最終組立品が製作される。 1 キヤツプ材、除氷ブランケツト、および前端
ブロツク、のサブ組立品。 2 桁のサブ組立品。 3 桁とキヤツプ材、除氷ブランケツト、および
前端ブロツク、のサブ組立品。 4 後縁くさび材のサブ組立品。 5 片方の外板をもつ、(機械加工なしの)後部
整流構造のコアのサブ組立品。 6 両方の外板をもつ、(機械加工ずみ)後部整
流構造のコアのサブ組立品。 7 上記3〜6のサブ組立品を含む最終組立品。 上記で容易に理解されるように、この最終組立
品は、少なくとも7つの硬化や接着の工程を必要
とする。このように多くの硬化や接着の工程を経
るブレード製作は必然的に高価となり、そのこと
だけでも好ましくない。 したがつて、こうした複合ロータ・ブレード製
造に現在必要とされている硬化や接着の全工程数
をへらして製作費を低くし、しかもブレードの構
造完全性には悪影響を及ぼさないことが望まし
い。 前記のいろいろなサブ組立品のうち、製作の経
済性および最適の構造完全性をはばむ最大要因と
なるものは桁のサブ組立品である。たとえば、硬
化工程を用いる在来公知の方法のひとつでは、構
造上の損傷を受けることのないように、その硬化
工程中に桁内部で作用する内部袋圧力に対抗して
その桁の外面に背圧を加えなければならなかつ
た。 それに適したただひとつのこれまでの方法は、
桁を1つの型内で別途に作りあげることであつ
た。この例として、特開昭50−16298号公報に
は、本明細書に添付の第9図に示す如く、3つの
桁構成部分112,113,114を重ね合わせ
接合で結合することによつてほぼD字状の中空の
複合桁部材12′を形成し、その後面に後尾縁部
103を結合し、それに外板28′,30′を加圧
結合し、前縁近くでは、前記桁部材12′の構成
部分である113と114との間に前端ブロツク
18′を挿入し、構成部分114の前縁側表面に
除氷ブラケツト122とキヤツプ部材16′とを
装架して加圧結合してあるローター・ブレード・
アセンブリが開示されている。このものは、桁部
材12′の3つの構成部分112,113,11
4は金型でこのD字状の最終形状に結合されたも
のを別途作り上げておき、その後に、この桁部材
12′の後面に後尾縁部103を結合し、さらに
外板28′,30′を加圧結合する方法によらなけ
れば、最終組立てのローター・ブレード・アセン
ブリに完成させることはできないものであつた。 また、硬化工程を用いる別な在来の製造方法で
は、桁後端材を桁とは別個に作つておき、その桁
後端材を桁の硬化工程中にその桁に組付けるべく
している。しかし、この方法は満足なものではな
く、その悪い理由のひとつは、桁に好ましくない
表面しわが生じてしまい、ブレードの他部品との
表面接着を悪くし、その結果荷重伝達を妨げるこ
とであつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 桁はロータ・ブレードの主要な要素であるにか
かわらず、それが少なくとも前記のような理由か
らこれまでは別途製作しなければならなかつたも
のであり、完成した桁を別のサブ組立品として製
作しておく必要がない方法が完成されれば製作の
合理化が達成できることは明白である。 このように、複合ロータ・ブレードを作る方法
として、完成した桁を別途組立てておく必要がな
くて、その桁が適切に働くことを害するようなこ
とにつながる条件はいつさい生じない、というも
のの完成が望まれてきたのである。 したがつて、この発明の目的のひとつは、空力
ロータ・ブレード・アセンブリを好適例とする複
合構造を、在来のものよりも少ない工程で組立て
られるものでありながら構造完全性にもすぐれた
ロータ・ブレードに完成させることができる空力
ロータ・ブレード・アセンブリのサブ組立品とし
ての丈夫な後部整流構造を提供することである。 この発明の別な目的は、コ字形の桁後端材が別
途製作されたのち後部整流構造の構成品として組
込まれ、そののち別途製作ずみのD字形の複合桁
部材(以下桁と略称する)へ嵌合されることがで
きる丈夫な後部整流構造を提供することである。 この発明のさらに別な目的は、はじめに述べた
目的の空力ロータ・ブレードの後部整流構造であ
つて、この後部整流構造の外板がフエイル・セー
フ式に固着させ得るもの、を提供することであ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本問題点を解決するために用いる技術的手段
は、断面ほぼD字状の中空筒状の長手の耐荷重構
造の複合桁部材と、長手の前端ブロツクと、長手
のキヤツプ材とおよび長手の後部整流構造とから
なる空力ロータ・ブレード・アセンブリ用の後部
整流構造であつて、この後部整流構造は、 (A) 横断面形状が前端辺と上辺と下辺とを有する
ほぼ三角状のコア部分と、 (B) 前記コア部分の前端辺に固着されかつ前記桁
部材の後端部に固着されるべきスパン方向の長
さをもつと共に、断面形状が前向き開口部をも
つほぼコの字状の耐荷重構造の複合桁後端材で
あつて、この桁後端材のコの字状の内面は前記
複合桁部材のD字状の後方部分の上面下面後面
の外面形状と補完的な形状をもち前記複合桁部
材とともに組立てられて一体構造の完全な複合
耐荷重構造のロータ・ブレード・アセンブリの
桁を構成するように形成されている複合桁後端
材と、並びに、 (C) 前記コア部分の上辺および下辺のそれぞれ並
びに前記桁後端材のコの字状の上片および下片
それぞれの外面に固着させた上、下複合外板で
あつて、これら両複合外板の後端部が互に強度
的に連結されている上、下複合外板とからな
り、かつ (D) 前記桁後端材および両複合外板が、熱と圧力
を加えることによつて前記桁部材及び前記キヤ
ツプ材と結合されて耐荷重構造に仕上げられる
予め合成樹脂を含浸した繊維材料で作られてい
る。 ことである。 〔作用効果〕 本発明は次の点に最大特徴を有している。 空力ロータ・ブレード・アセンブリを構成す
る後部整流構造を、内在するコア部分の外面に
固着された桁後端材と上面外板と下面外板とを
互に強固に連結して、これら三者で横断面形状
が完全密閉型の強固な筒状体を構成させてある
から、この後部整流構造全体が捩り外力を受け
ても非常に丈夫である。且つこの中に位置する
コア部分の外面と前記三者の内面とが面で固着
されているから、一つのユニツトとしての後部
整流構造の全体が捩れ外力を受けても非常に丈
夫である良い作用効果を有する。 アセンブリユニツトとしての後部整流構造
を、他のユニツトを構成する複合桁部材の後端
部に連結固着するに、桁部材の後端部の上下両
面及び後面に、桁後端材のコの字形の内面を嵌
着させて固着させるから、後部整流構造の桁部
材への固着を構造及び組立結合を簡単ならしめ
乍ら、強固に固着させ得るのであるが、上面外
板と下面外板とを複合桁後端材に連結させる
に、この桁後端材の断面コの字型の形を利用し
て、その上辺及び下辺の外面に夫々、上面外板
の前端部内面、下面外板の前端部内面を面固着
させるので、上面外板と桁後端材の上部と、下
面外板と桁後端材の下部との結合を非常に簡単
な構造であり乍ら、極めて丈夫に連結結合させ
易い良い作用効果を有する。 これにより桁後端材と上面外板と下面外板と
による横断面形状完全閉曲線を構成する筒状殻
構造を非常に丈夫なものとする良い作用効果を
有する。 前記に記載したとおり、捩れ外力に対して
非常に丈夫であるから、この後部整流構造が、
空力ロータ・ブレード・アセンブリに組立てら
れて使用されている時にこの桁後端材が捩れ外
力を受けても、複合桁部材との連結部に生じる
応力が、小範囲に集中することなく、前記連結
部の広い範囲に分散され易いので、後部整流構
造と桁部材との連結部を比較的に簡単な連結構
成とさせ乍ら、実質的に丈夫な連結たらしめ易
い良い作用効果がある。 第2図の例において、上下面外板に沿つての
紙面上左右方向の応力が、後部整流構造の上下
辺の外面を介して桁部材の上下外面に伝わり易
いので、ロータ・ブレード・アセンブリに組上
つた後の使用状態において、ユニツト結合部を
介しての、紙面に沿う方向の応力の伝達が良好
であるから、ロータ・ブレード・アセンブリ全
体が使用中に、紙面に平行な捩り外力を受けて
も非常に丈夫である良い作用効果を有する。 ロータ・ブレード・アセンブリに組合わせ完
了後に使用される状態において、第2図に示す
横断面形状に、紙面に平行な面内での曲げモー
メントを受ける場合、下面外板が紙面に平行な
引張力を受けると、下面外板の前端部内面か
ら、面接合されている桁後端材の下辺の外面に
引張力が伝わり、この下辺の内面から面接合さ
れている桁部材の外面に伝わるので、アセンブ
リユニツトである後部整流構造から、他のアセ
ンブリユニツトの桁部材との結合部を介しての
力の伝達が非常に良好に行われ易い良い作用効
果を有している。この点は上面外板についても
同様である。 アセンブリユニツトとしての後部整流構造と
桁部材との結合部において、下面外板の前端部
上面と桁部材の後部下面とが桁部材の下辺の内
外面を介して連結され、上面外板の前端部下面
と桁部材の後部上面とが桁部材の上辺の内外面
を介して連結されているので、ロータ・ブレー
ド・アセンブリの上記両者の連結部の上面近く
並びに下面近くでの連結が強固にし易いので、
ロータ・ブレード・アセンブリのスパン方向を
上下に曲げる外力を受けても、曲りに強いロー
タ・ブレード・アセンブリを作らしめ易い後部
整流構造を提供する良い作用効果を有する。 以上の理由により本発明によればブレード・ア
センブリに組立てられた時、この後部整流構造に
掛空力荷重を完成した桁に十分に伝達できるもの
にすることができる。 また、桁後端材を後部整流構造の一部として形
成することによつて、たとえば3つの個別のサブ
組立品、すなわち、キヤツプ材、除氷ブランケツ
ト、および前端ブロツクのサブ組立品と、桁のサ
ブ組立品と、桁とキヤツプ材、除氷ブランケツ
ト、および前端ブロツクのサブ組立品の3つのサ
ブ組立品を製造する必要性が製造工程から除去さ
れる。さらに、桁後端材を含んだ後部整流構造
は、桁後端部材の剛性によつて、その組上げ中に
桁後端材内部で作用する袋圧力に耐えることがで
き、成形型の方から背圧を加える必要がないので
ある。この発明によるこの特徴こそ、単一の組立
て成形型を使用して、その成形型内で、キヤツプ
材、除氷ブランケツト、前端ブロツク、および
桁、が、後部整流構造とともに組立て要素として
含められ引続いて複合ブレードを形成することが
でき、あるいはそれらが種々のサブ組立品として
後部整流構造とともに複合ブレードを形成できる
に至つた要因である。 さらにまた、後部整流構造及び最終組立てを形
成するあいだに大部分の構成要素を硬化反応可能
な材料を使つて作りあげてゆくこともでき、これ
が実際に好適なものである。 つぎに、本発明の実施例を図面に基づいて詳述
する。 まず、この発明による複合ブレード10の細部
を示している第1,2両図を参照する。 その複合ブレード10は、その主要部として、
D字形の桁12、後部整流構造14、キヤツプ材
16、前端ブロツク18、および翼端カバー2
0、を含む。 桁12はほぼ四角形の付け根部22までスパン
方向に移行する、かどを丸めたほぼD字形の断面
の構造として形成されている。この桁12は中空
筒状であつて、ブレードの荷重を支える主要部材
として働き、したがつて、ブレードの複合構造を
作りあげるべく他のすべての構成要素がこれに組
付けられ、支えられる。このような支え台となる
桁であるからその外面は、ブレードの他の構成要
素を収め込んで、ブレードが翼形断面になるよう
な形となつている。 この発明の大きな特徴は、桁後部が別個の部材
24として作られていて、それは、ヘリコプタの
運用飛行荷重だけでなしに、硬化工程を含む場合
には、この部材に施される各硬化工程での温度や
圧力の要件にも耐えることのできる点にある。 この発明によれば、その桁後端材24は、まず
後部整流構造14に固着されてから、後部整流構
造の一部として桁12に付着される。 桁後端材24は断面が総体的にコの字形の構成
であるが、それがスパン方向に移行して、ブレー
ドの付け根部22を作りあげるために桁と適合す
る形になつている。 その桁後端材24を除いた後部整流構造14
は、典型例としては、発泡材またはハネカムで作
るこが好適な軽量コア26と、上面外板28と、
下面外板30と、たいていの場合にはさらに後縁
くさび材32と、を含む。この軽量コア26と後
縁くさび材32とを合わせたものをコア部分12
6と呼ぶ。(第5図) 後部整流構造のこれら各構成要素は、全スパン
にわたつてひと続きの構成とするこが好ましい。
しかしまた、これら各構成要素を、それぞれがコ
ア、上面外板、下面外板、およびたいていの場合
にはさらに後縁くさび材を含む適当な個数の別個
の箱構造34とすることもできる。組上がり状態
でそれら各箱構造間は(第1図で略示されている
だけの)間仕切りリブ36でへだてられている。
これら間仕切りリブ36はゴム製とすることが好
ましい。 キヤツプ材16はチタンなどの金属で作るのが
好ましいが、侵食を防ぐことのできるものでさえ
あれば非金属材でもよい。キヤツプ材16の本体
が金属製であろうと非金属製であろうと、いずれ
にしてもその内側の部分には非金属材部があり、
それが、桁12および桁後端材24とともに、ブ
レード付け根部を作りあげている。 これまで述べたいろいろな構成要素によつて定
まる各面には、このロータ・ブレード・アセンブ
リの製造をよく理解するために、明確にしておく
べき重要なものがあり、それらを説明する。 キヤツプ材16の外面はブレードの前縁44を
形づくり、一方その内面は、前端ブロツク係合部
46、桁係合部48、および後部整流外板係合部
50、を形づくつている。これら各部がどのよう
な広さにわたつて係合しているかは第2図で明ら
かである。ブレードに除氷ブランケツトが組込ま
れている場合には、第2図のごとく、前端ブロツ
ク係合部46はむしろ除氷ブランケツト40と係
合している。 前端ブロツク18には桁係合面51が、桁12
には桁後端材係合部52を備えた外面が、また、
後部整流構造14のコア26には前端辺、後、上
辺、下辺の各面54,56,58,60が形成さ
れている。さらに、後部整流構造14はブレード
の後縁76を形づくる。 第2図で見られるように、ブレードアセンブリ
中で、桁12の外面が、キヤツプ材16とともに
スパン方向に連続した凹部53(第5図)を、ま
た、キヤツプ材16および前端ブロツク18に沿
つてスパン方向に連続したスロツト55(第5
図)を、それぞれ形成するような形状とされてい
る。 以上で、この複合ブレードのいろいろな構成要
素とそれらの相互関係とを説明したので、つぎに
第3〜7図を参照して、ロータ・ブレードの製造
について説明をする。これらの図では、製作中に
使われるいろいろな治工具のうち、この発明の理
解に必要とされる範囲のものだけを示す。 後部整流構造14を作る準備段階として、コア
26の下面60は接着組立て治具の対応面62の
傾きにぴつたりと合うように在来方法によつて切
断又は機械加工されて、(第3図のように)その
治具部62に外板を載置したときにこのコアのセ
ルの壁面が桁後端材24にほぼ平行するように加
工されている。あるいは、はじめからそうした治
具部62の傾きにぴつたりと合う面60を持つコ
ア26を使用してもよい。 この接着組立て治具には第3図に示すようにゴ
ムパツド66を備えた圧力ブロツク64も付いて
いる。接着組立て治具のこれら以外の部品は示さ
れていないが、当業者にはよく知られたものであ
る。 この発明で特徴的なもののひとつとして、下面
外板30は、硬化ずみあるいは未硬化の板材の形
として調達できる。いずれにしても、この外板は
適当な在来の接着剤を使つて、コア26の面60
に付着される。接着剤は対応両面に塗ることが好
ましく、付着されたコアと外板は、この接着組立
て治具にはめたまま熱と圧力がかけられて、それ
ら対応面が固着される。 この発明の特徴的なもののひとつとして、外板
30がまず治具部62内でレイアツプ(ここで
「レイアツプ」とは樹脂含浸したガラス繊維など
の補強部材を型の中に入れて加工する方法をい
う)され、コア26が前述のように位置決めされ
てから、治具が組立てられて、その収納物に硬化
工程の熱と圧力とを加えられるものがある。その
硬化反応の結果として、このレイアツプされた外
板は、コア26に固着されると同時に構造部材に
作りあげられることとなる。 部材を成形するのに、部材をレイアツプしそれ
から硬化させる技法はよく知られたものであり、
詳しく説明する必要はない。 前記したいずれかの方法によつて下面外板30
がコア下面60に固着されたのち、上面58に機
械加工を施して所要の外形58′のものとする。
すなわちこの外形面58′は、コア上面を所要の
翼形に形成する。 つぎに、第4図に一部が示されているだけの接
着組立て治具の別の治具部68内に上面外板28
を載置する。ついで、第4図に示すように桁後端
材24が配置され、さらに、すでに述べたように
機械加工ずみのコア26およびそれに固着ずみの
下面外板30も、このジグ内へ配置され、機械加
工面58′が上面外板28に、また、両外板とコ
アとが桁後端材24に、それぞれ係合するように
される。後縁くさび材32が含まれている場合に
は、それは下面外板30付きの機械加工ずみコア
と組付けるなり、あるいは第4図に示されたよう
に、上面外板28、および、下面外板30付きの
機械加工ずみコア、に当てつけて、この治具部内
に配置して、後縁くさび材32がコア26の後面
56に係合するようにすればよい。この後縁くさ
び材32の入れ込みは、桁後端材24の入れ込み
よりも先にする。後部整流構造14がこのように
組立てられたところで、固着工程をはじめる準備
として、治具の残りの部分が治具部68に結合さ
れる。そうした部分のひとつが側部70であつ
て、それには、心棒72と、桁後端材24を形成
する凹部の中へ延伸する膨張袋74とを含むもの
である。その心棒はもちろん固着工程中その桁後
端材を支持するものとなり、袋74は係合面全体
にわたる均等な接合を得るためのものである。 すでに述べたと同様、この発明で特徴的なもの
のひとつとして、この外板28も硬化ずみまたは
未硬化の状態で調達でき、後縁くさび材32も所
要の形をした硬化のものでも未硬化のものでもよ
い。この場合、上面外板28、桁後端材24、下
面外板30付きの機械加工ずみコア26、および
後縁くさび材32、は適当な在来の接着剤を各対
応面に塗布し、これら部材をこの接着組立て治具
にはめたまま熱と圧力とがかけられて、それら各
対応面が固着される。 この発明の特徴的なもののひとつとして、上面
外板28と後縁くさび材32とがまず治具部68
内でレイアツプされ、上面外板30が固着された
機械加工ずみコア26と桁後端材24とが前述の
場合と同様に位置決めされ、治具が組立てられ
て、その収納物に硬化工程の熱と圧力とを加えら
れるものがある。その硬化反応の結果としてその
レイアツプされた上面外板28とレイアツプされ
た後縁くさび材32とは、すべての係合面が固着
されると同時に構造部材に作りあげられる。 しかし、いずれの場合にせよ、桁後端材は別途
製作される。それを作るにも、まず成形型内でレ
イアツプされて、硬化工程の熱と圧力とを加える
ことによつて成形するのが好ましい。 後部整流構造14が個別の箱構造34からなる
場合でも、製造方法は基本的にはこれまで説明し
たものと変わらない。下面外板30は治具部内で
横並びに置かれて、各対応のコア下面および間仕
切りリブに固着される。同時に、各箱構造のそれ
らコアと間仕切りリブとの各係合側面も固着され
るとともに、各間仕切りリブの他方の側面も隣接
の箱構造のコア側面に固着される。すでに述べた
理由から、この固着工程を行う前に、各コアや間
仕切りリブ断面の下面は、治具部分62の傾きに
ぴつたりと合うように切断または機械加工してお
く。そののち、後部整流構造14を作る工程はす
でに説明したと同様に進行する。コアおよび間仕
切りリブ、ならびに後縁くさび材、の上下両面の
両外板はレイアツプされそして硬化されることが
好ましい。 以上説明したものにかわる方法として前記両形
態いずれの場合にも、コアなり、コアと間仕切り
リブが所要外形面となるように上面を機械加工す
る目的で切断されたのちに、その、コア又は、コ
アと間仕切りリブの下面に、まず模擬板材を組付
ける、というものがある。そののち、その模擬板
材は取除いて、上・下両外板、桁後端材、および
必要に応じ後縁くさび材が上述方法に従つて固着
される。 この発明の特徴的なもののひとつとして、両外
板と後縁くさび材とがレイアツプされそして硬化
によつてすべての係合面が固着されると同時に、
構造部材に作りあげられる、というようにするも
のがある。 模擬板材は適当な厚さの取扱い容易な材料でよ
い。 以上説明したものに替るさらに別な方法とし
て、両面58と60いずれをも所望の外形に加工
ずみのコア26、を調達することも好ましい。こ
の場合、この発明の特徴的なひとつの好適例とし
て、そうしたコア26、両外板28,30、桁後
端材24、後縁くさび材32、を第4図に示すよ
うに組付け配備し、接着剤と所定要件の熱および
圧力を使つて係合面を同時に固着して後部整流構
14を作りあげる、というものがある。 この発明の特徴的なもののひとつとして、両外
板と後縁くさび材とが調達されたコアおよび桁後
端材とともに組立て中にレイアツプされ、そして
硬化によつてすべての係合面が固着されると同時
に構造部材に作りあげられるというようにするも
のがある。 後部整流構造14が作りあげられたのち、それ
は第5〜7図に示すようにロータ・ブレード10
の他部材とともに単一の組立て成形型78,8
0,82で組立てられる。 好ましい方法は、前端ブロツク18と桁12と
が、桁後端材24と両外板28,30と後縁くさ
び材32の場合と同じようにレイアツプされ、単
一の組立て成形型内で最終硬化工程中に構造部材
に作りあげることである。前端ブロツク18はキ
ヤツプ材16に直接にレイアツプされ、また、桁
12は、膨張可能でしかもできれば剛体化できる
心棒92にレイアツプされて、この状態で、その
キヤツプ材16内へ配置される。 最終組立てを行うには、すでに述べたような前
端ブロツク18、桁12、除氷ブランケツト4
0、及びキヤツプ材16のサブ組立品を単一の組
立て成形型の前方部分78内に配置し、前縁治具
つまみ84を使つて位置決めする。金属または非
金属のキヤツプ材16を使う場合には、やつとこ
88,90を備えたひろげ具86を使うのがよ
い。やつとこ88,90でキヤツプ材を十分にひ
ろげて、前端ブロツク18と桁12と、あるい
は、前端ブロツク18と除氷ブランケツト40と
桁12と、がキヤツプ材内に挿入されるようにす
るとともに、桁後部材24を備えた後部整流構造
がキヤツプ材16および桁12にうまく係合して
組立てできるようにするのである。 このようにブレードが組立てられて単一の組立
て成形型の前方分78に対してぴつたりと位置決
めされたところで、その前方部分78を(図には
示されていないが)適当な手段でそのピン94の
まわりに回動して、第6図に示された位置を経て
第7図に示された位置とし、これによつて、後部
整流構造14と桁の一部とが、この単一の組立て
成形型の後方部分80内で休止するようにする。
この前方部分78の回動中にその組立てられたブ
レードを部分的に支えるとともに後方部分80を
適正に位置決めするために、位置決め支持具96
と支え板97とが設けられている。この位置決め
支持具96は、1本の腕98と、結合された両外
板28,30の端末部を受ける図に示されていな
い手段によつて互に固定できるふたつ割り構成の
受け具100とからなるものである。この腕98
と受け具100とは相互に回動可能である。 両板の端末部は意図的に第3〜7図に示された
ような形にしてあるものであり、その理由は、ブ
レードが型の前方部分78とともに安全に回動で
き、すでに述べたいずれのサブ組立品と第5図に
示す後部整流構造との組立て中に、その後部整流
構造が受け具100の両半部分間にしつかりと支
えられていることができるようにするためであ
る。後部整流構造を第5図に示す組立品に組立て
るための手段のうち、これら腕98と受け具10
0以外のものはすべて従来知られているとおりの
ものであるから、図には示していない。 この成形型の後方部分80には受け具100の
一つの半部分を収めるくぼみ102が設けられて
いる。この端末部は最後にブレードから取除かれ
て、ブレード後縁76を形成する。 第6,7両図に示すように組立てられたブレー
ドについて、この発明の好適実施例として、後部
整流構造だけをサブ組立品として含むものがあ
り、この実施例では、次の各面が係合し合つては
いるが固着はされていない。すなわち、前端ブロ
ツク18の桁係合面51は桁12に係合、キヤツ
プ材16の前端ブロツク係合部46は場合に応じ
て前端ブロツク18または除氷ブランケツト40
に係合、キヤツプ材16の桁係合部48は桁12
に係合、キヤツプ材16の後部整流外板係合部5
0は後部整流外板28,30に係合、桁12の桁
後端材係合部52は桁後端材24に係合、してい
る。 最終組立て品は、第7図に見られるように単一
の組立て成形型の上方部分82を下げて、閉じ状
態とし、その組立てブレードに熱と圧力とをかけ
ることによつて完成される。このために、上方部
分82は、図には示されていないプレス機に接続
されている。 さらに、第2図で見られるように、キヤツプ材
の外面と、固着された両外板および桁後端材が凹
部53内に受けられている状態にある、ブレー
ド・アセンブリの桁後端材の区域内側の桁の内
面、との間で、すなわち、一番外側のキヤツプ材
の層、次の外板の層、その内側の桁後端材の層、
及び一番内側のD字状の桁の層の4層が互に固着
されたスパン方向に連続した極めて丈夫な1つの
壁が完成される。この設計は「タツクイン」式と
呼ぶものであり、タツクインされたこの壁はロー
タ・ブレードの翼形形状の前後方向の表面に沿う
剪断力に耐えて荷重伝達を極めて有効に行うこと
ができ、同時にロータ・ブレードのスパン方向の
この壁に沿う剪断力に耐えて荷重伝達を極めて有
効に行うことができ、ロータ・ブレード・アセン
ブリのスパン方向の曲げ強度及び捩れ強度に十分
に耐えられるものとすることができる。従つて、
後部整流構造を桁およびキヤツプ材と共に組立て
て堅く固着してフエイル・セーフ設計を与えるの
に極めて効果的である。これはまた、後部整流構
造への荷重伝達という見地からも効果の高いもの
である。全体として大きな荷重分布となり、ロー
タ・ブレード自体の耐荷重能力が大きくなるとい
うすぐれた長所を持つこととなる。 すでに述べたように、この発明のひとつの特徴
は、桁後端材がスパン方向に延伸して桁およびキ
ヤツプ材とともにブレードの付け根部を形成して
いることである。これら桁・キヤツプ材・桁後端
材は、ブレードの付け根部で桁と桁後端材とが好
ましくは四角形の断面を作り出すべく遷移してい
る。桁は好ましくは単一の組立て形成型内で硬化
されるレイアツプされた構造として形成されるか
ら、桁後端材が後部整流構造を越え、かつ、桁と
同じ範囲まで延伸していることが、桁が硬化工程
で正しく形成されるとを保証する。 レイアツプ方式を使用する、この発明に係る複
合ブレードの製造、にあたつて使用される操作パ
ラメータの実例をつぎにあげる。 1 レイアツプ部材として、あらかじめ含浸され
たモノ・フイラメント繊維を使う。 2 後部整流構造は50〜100psi(3.5〜7Kg/
cm2)、250〓(120℃)で2時間かけて硬化させ
る。 3 桁後端材は70〜100psi(5〜7Kg/cm2)、250
〓(120℃)で2時間かけて硬化させる。 4 単一の組立て成形型内での硬化工程は、桁用
袋圧力70〜100psi(5〜7Kg/cm2)で250〓
(120℃)で2時間とする。 チタンのキヤツプ材と除氷ブランケツトを使
うときは、その除氷ブランケツトをキヤツプ材
に接着させるのに、70〜100psi(5〜7Kg/
cm2)、250〓(120℃)で2時間を要する接着方
式が必要となる。 以上の説明から明らかなように、冒頭部分で述
べた発明の各目的が達成され、複合ロータ・ブレ
ードといつたような複合構造の理想的なものが得
られることとなつたのである。さらに、この発明
によれば、桁は硬化温度まで1度だけしか加熱さ
れる必要がなく、また、その硬化工程中に固着面
の接着も同時に行われて全ての固着面の接合性も
高められるので、在来の製造方法にくらべて信頼
性・安全性のすぐれたものが提供されるに至つ
た。そのうえ、後部整流外板への桁の固着がフエ
イル・セーフ構造であつて、かつ臨界の境界領域
における精密公差と困難な二次接着を無用とする
のである。 尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利
にする為に番号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention This invention relates to a rear baffle structure for rotor blades, particularly aerodynamic rotor blade assemblies such as helicopter rotor blades. [Explanation of Terms] The main terms used in the present invention will be explained. a "Composite girder members" Currently, the girder members of helicopter rotor blade assemblies (spanwise longitudinal load-bearing structural members that primarily bear aerodynamic loads) are usually made from composite materials in order to be lightweight and strong. . The word "composite" is also used to mean "simply joining two or more members together," but in the present invention, it refers to "a spar made of composite material." b “Aft fairing structure” This term is not often used by those skilled in the art in Japan, but its original meaning is “Aft fairing structure”.
"Fairing" is commonly used as "straightening material" or "shaping material", so it means "the part that straightens the airflow behind the girder member", and in the present invention, "the core part, the composite girder rear end member and Used in the expression "rear rectification structure consisting of upper and lower outer panels." c. "Core" means "lightweight core, preferably made of foam or honeycomb", so-called "honeycomb core". d "Lay-up" To clarify the process between "lay-up" in this term and the so-called "adhesion", "lay-up" is defined as "processing by placing a reinforcing material such as resin-impregnated glass fiber into a mold". method”. e Subassemblies The aerodynamic rotor blade assembly is finally assembled by combining the individually manufactured subassemblies. This term is used because this "subassembly" is a unit of quality that can be manufactured in-house or procured from another company. The aforementioned "rear rectification structure" is also one of the sub-assemblies. f The following two main assembly jigs are used in the present invention.
It is one. "Adhesive assembly jig": A jig for assembling the rear rectifier structure. "Single assembly mold": A jig for performing final assembly using each subassembly. BACKGROUND OF THE INVENTION Since the advent of composite rotor blades, there has been a continuing desire in the industry to reduce manufacturing costs by slowing down or modifying the manufacturing process. However, composite rotor blades are still manufactured by combining a number of individually manufactured subassemblies. Most of them are sub-assemblies that have undergone multiple curing processes,
Each major subassembly requires a separate adhesive assembly jig. Conventional manufacturing methods for such composite rotor blades include, for example, the following subassemblies and final assemblies: 1 Subassembly of cap material, deicing blanket, and front end block. 2-digit subassembly. 3. Subassembly of spar, cap material, de-icing blanket, and front end block. 4 Trailing edge wedge subassembly. 5 Core sub-assembly of rear rectifier structure (without machining) with one skin. 6 Core subassembly of (machined) rear rectifier structure with both skins. 7 Final assembly including subassemblies 3 to 6 above. As readily understood above, this final assembly requires at least seven curing or bonding steps. Blade manufacturing that involves many curing and bonding steps is inevitably expensive, and this alone is undesirable. Therefore, it would be desirable to reduce the overall number of curing and bonding steps currently required to manufacture such composite rotor blades, resulting in lower manufacturing costs, while not adversely affecting the structural integrity of the blade. Of the various subassemblies mentioned above, it is the girder subassembly that poses the greatest barrier to manufacturing economy and optimum structural integrity. For example, one conventionally known method using a curing process is to back up the external surface of the spar to counteract the internal bag pressure acting inside the spar during the curing process to avoid structural damage. I had to apply pressure. The only suitable method so far is
The girder was made separately within one mold. As an example of this, Japanese Unexamined Patent Publication No. 16298/1983 discloses that three girder constituent parts 112, 113, and 114 are joined together by overlapping joints, as shown in FIG. 9 attached to this specification. A D-shaped hollow composite spar member 12' is formed, a trailing edge 103 is coupled to the rear surface thereof, and skin plates 28' and 30' are pressurized to the same, and near the leading edge, the spar member 12' A front end block 18' is inserted between component parts 113 and 114, and a deicing bracket 122 and a cap member 16' are mounted on the front edge surface of the component part 114 and connected under pressure. ·blade·
An assembly is disclosed. This includes three components 112, 113, 11 of the girder member 12'.
Reference numeral 4 denotes a mold which is used to separately form a mold that is joined to the final D-shaped shape.Then, the trailing edge 103 is joined to the rear surface of this girder member 12', and then the outer panels 28', 30' are formed. The final rotor blade assembly could not be completed without a pressure bonding method. In another conventional manufacturing method that uses a curing process, the girder trailing material is made separately from the girder, and the girder trailing material is assembled to the girder during the girder curing process. . However, this method is not satisfactory, one of the reasons being that it causes undesirable surface wrinkles on the spars, which impairs the surface adhesion with other parts of the blade and thus impedes load transfer. Ta. [Problem to be Solved by the Invention] Although the girder is a major element of the rotor blade, it has hitherto had to be manufactured separately for at least the reasons mentioned above, and it cannot be completed. It is clear that streamlining of fabrication could be achieved if a method were perfected that would eliminate the need to fabricate the girder as a separate subassembly. This method of making composite rotor blades does not require separate assembly of the completed spar, and the conditions that would impair the proper functioning of the spar do not arise at any time. has been desired. Accordingly, one of the objects of the present invention is to provide a rotor with a composite structure, preferably an aerodynamic rotor blade assembly, that can be assembled in fewer steps than conventional rotor blade assemblies and yet has superior structural integrity. - To provide a durable rear baffle structure as a subassembly of an aerodynamic rotor blade assembly that can be completed into a blade. Another object of the present invention is that a U-shaped girder rear end member is manufactured separately and then incorporated as a component of the rear rectification structure, and then a separately manufactured D-shaped composite girder member (hereinafter referred to as girder) is assembled. The purpose of the present invention is to provide a durable rear rectifier structure that can be fitted to the rear. A further object of the invention is to provide an aerodynamic rotor blade rear baffle structure of the above-mentioned purpose, the skin of which can be secured in a fail-safe manner. . [Means for solving the problem] The technical means used to solve this problem consists of a composite girder member with a longitudinal load-bearing structure in the form of a hollow cylinder with an approximately D-shaped cross section, and a longitudinal front end block. , a rear straightening structure for an aerodynamic rotor blade assembly comprising an elongated cap member and a long rear straightening structure, the rear straightening structure having: (B) having a length in the span direction to be fixed to the front end side of the core part and to the rear end of the girder member, and having a cross-sectional shape of a forward-facing opening; This is a composite girder rear end member having an approximately U-shaped load-bearing structure with a composite spar trailing end member having a shape complementary to the external surface shape and configured to be assembled with the composite spar member to form a spar of a rotor blade assembly of a monolithic complete composite load-bearing structure; and (C) upper and lower composite skin panels fixed to the outer surfaces of each of the upper and lower sides of the core portion and the U-shaped upper and lower pieces of the girder rear end material, both of which It consists of upper and lower composite skins whose rear ends are strongly connected to each other, and (D) the girder rear end material and both composite skins are capable of being subjected to heat and pressure. It is therefore made of a fibrous material pre-impregnated with a synthetic resin, which is combined with the girder member and the cap material to form a load-bearing structure. That's true. [Operation and Effect] The present invention has the following main features. The rear rectifying structure constituting the aerodynamic rotor blade assembly is constructed by firmly connecting the rear end of the spar, which is fixed to the outer surface of the core part, and the upper and lower outer panels. Since it is constructed as a strong cylindrical body with a completely closed cross-sectional shape, the entire rear rectifying structure is extremely strong even when subjected to external torsional force. In addition, since the outer surface of the core portion located therein and the inner surface of the three components are fixed to each other, the entire rear rectifying structure as one unit is very strong even if subjected to external torsional force, which is a good effect. have an effect. In order to connect and fix the rear rectification structure as an assembly unit to the rear end of the composite girder member constituting other units, U-shaped U-shaped parts of the rear end of the girder are attached to both upper and lower surfaces and the rear surface of the rear end of the girder member. Since the inner surfaces are fitted and fixed, it is possible to securely fix the rear rectification structure to the girder member while simplifying the structure and assembly connection. To connect it to the rear end of the girder, use the U-shaped cross section of the rear end of the girder, and attach the inner surface of the front end of the upper outer panel and the front end of the lower outer panel to the outer surfaces of the upper and lower sides, respectively. Since the inner surfaces are surface-fixed, it is possible to connect the upper outer panel and the upper part of the girder rear end material, and the lower surface outer panel and the lower part of the girder rear end material, with a very simple structure, and to make it extremely strong and easy to connect. It has good working effect. This has the advantageous effect of making the cylindrical shell structure, which constitutes a completely closed curve in cross-section by the rear end of the girder, the upper outer plate, and the lower outer plate, extremely durable. As mentioned above, this rear rectifying structure is extremely durable against torsional external forces.
Even if this spar trailing end member is torsionally subjected to external force when assembled and used in an aerodynamic rotor blade assembly, the stress generated at the joint with the composite spar member will not be concentrated in a small area, and the said joint will Since it can be easily dispersed over a wide range, the connecting part between the rear rectifying structure and the girder member has a relatively simple connecting structure, and has a good effect that it is easy to make the connection substantially strong. In the example shown in Figure 2, stress in the horizontal direction on the paper along the upper and lower outer panels is easily transmitted to the upper and lower outer surfaces of the girder members via the outer surfaces of the upper and lower sides of the rear rectifying structure, so that the stress is applied to the rotor blade assembly. In use after assembly, stress is well transmitted in the direction along the plane of the paper through the unit joints, so the entire rotor blade assembly is not subject to external torsional forces parallel to the plane of the paper during use. It is also very durable and has good working effect. When the cross-sectional shape shown in Figure 2 is subjected to a bending moment in a plane parallel to the plane of the paper in the state in which it is used after being assembled into the rotor blade assembly, the lower outer plate is subjected to a tensile force parallel to the plane of the paper. When the force is applied, the tensile force is transmitted from the inner surface of the front end of the lower skin plate to the outer surface of the lower side of the back end of the girder that is surface-joined, and from the inner surface of this lower side to the outer surface of the girder member that is surface-joined. It has a good effect in that force can be easily transmitted from the rear rectifying structure of the assembly unit through the joints with the girder members of other assembly units. This point also applies to the upper outer plate. At the joint between the rear rectifying structure as an assembly unit and the girder member, the upper surface of the front end of the lower skin plate and the rear lower surface of the girder member are connected via the inner and outer surfaces of the lower side of the girder member, and the front end of the upper skin plate Since the lower surface and the rear upper surface of the girder member are connected via the inner and outer surfaces of the upper side of the girder member, it is easy to strengthen the connection near the top surface and near the bottom surface of the connection between the two of the rotor blade assembly. ,
Even if the rotor blade assembly is subjected to an external force that bends the span direction of the rotor blade assembly up and down, it has a good effect of providing a rear rectification structure that can easily create a rotor blade assembly that is resistant to bending. For the above reasons, the present invention allows the aerodynamic load applied to the rear baffle structure to be sufficiently transmitted to the completed girder when assembled into a blade assembly. Also, by forming the spar tail end as part of the aft straightening structure, it is possible to separate, for example, three separate subassemblies, namely the cap stock, de-icing blanket, and front end block subassemblies, and the spar end block subassemblies. The need to manufacture three subassemblies is eliminated from the manufacturing process: the spars and caps, the deicing blankets, and the front end block subassemblies. Furthermore, the rear rectification structure including the girder rear end material can withstand the bag pressure that acts inside the girder rear end material during assembly due to the rigidity of the girder rear end member, and is able to withstand the bag pressure that acts inside the girder rear end material during assembly. There is no need to apply pressure. This feature of the invention is such that a single assembly mold is used within which the cap material, deicing blanket, front end block, and spar are included as assembly elements along with the rear baffle structure. These are the factors that have led to the ability to form composite blades with the rear baffle structure as various sub-assemblies. Furthermore, most of the components can be fabricated from cure-responsive materials during the formation of the rear baffle structure and final assembly, and this is in fact preferred. Next, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. Reference is first made to Figures 1 and 2, which show details of a composite blade 10 according to the invention. The composite blade 10 has, as its main part,
D-shaped spar 12, rear straightening structure 14 , cap material 16, front end block 18, and wing tip cover 2
0, including. The girder 12 is formed as a generally D-shaped cross-sectional structure with rounded corners that transitions in the span direction to a generally square base 22. This spar 12 is hollow and cylindrical and serves as the main load-bearing member of the blade, to which all other components are assembled and supported to create the composite structure of the blade. As such a supporting spar, its outer surface is shaped to accommodate the other components of the blade and to give the blade an airfoil cross-section. A significant feature of this invention is that the rear spar is made as a separate member 24, which is capable of carrying not only the operational flight loads of the helicopter, but also each curing step applied to this member, if any. It is able to withstand the temperature and pressure requirements of According to the invention, the spar rear end material 24 is first secured to the rear straightening structure 14 and then attached to the spar 12 as part of the rear straightening structure. The spar trailing end member 24 has a generally U-shaped cross-section, which transitions in the span direction to fit with the spar to form the root portion 22 of the blade. Rear rectification structure 14 excluding the rear end material 24 of the girder
includes a lightweight core 26, typically made of foam or honeycomb; a top skin 28;
It includes a lower skin 30 and, in most cases, also a trailing edge wedge 32 . The core portion 12 is a combination of the lightweight core 26 and the trailing edge wedge material 32.
Call it 6. (FIG. 5) Preferably, each of these components of the rear rectifier structure is continuous over the entire span.
However, each of these components could also be any suitable number of separate box structures 34, each including a core, a top skin, a bottom skin, and in most cases also a trailing edge wedge. In the assembled state, the box structures are separated by partition ribs 36 (only schematically shown in FIG. 1).
These partitioning ribs 36 are preferably made of rubber. The cap material 16 is preferably made of a metal such as titanium, but any non-metallic material may be used as long as it can prevent corrosion. Regardless of whether the main body of the cap material 16 is made of metal or non-metal, there is a non-metal part in the inner part,
Together with the spar 12 and the spar rear end piece 24, it forms the blade root. Aspects determined by the various components discussed above are important to clarify and will be discussed in order to better understand the manufacture of this rotor blade assembly. The outer surface of the cap 16 defines the leading edge 44 of the blade, while its inner surface defines a leading end block engagement section 46, a spar engagement section 48, and an aft baffle skin engagement section 50. It is clear from FIG. 2 how widely each of these parts engages. If the blade incorporates a de-icing blanket, the leading end block engagement portion 46 would rather engage the de-icing blanket 40, as shown in FIG. The front end block 18 has a spar engaging surface 51 that engages the spar 12.
has an outer surface provided with a spar rear end material engaging portion 52;
The core 26 of the rear rectifying structure 14 has front, rear, upper, and lower sides 54, 56, 58, and 60 formed therein. Further, the rear baffle structure 14 shapes the trailing edge 76 of the blade. As seen in FIG. 2, in the blade assembly, the outer surface of the spar 12 forms a spanwise continuous recess 53 (FIG. 5) with the cap 16 and along the cap 16 and forward end block 18. Slot 55 (fifth slot) continuous in the span direction
(Figure), respectively. Having described the various components of this composite blade and their interrelationships, the manufacture of the rotor blade will now be described with reference to FIGS. 3-7. Of the various jigs and tools used during fabrication, these figures only show those to the extent necessary for understanding the invention. In preparation for creating the aft baffle structure 14 , the lower surface 60 of the core 26 is cut or machined by conventional methods to closely match the slope of the mating surface 62 of the adhesive assembly jig (FIG. 3). When the outer panel is placed on the jig portion 62, the wall surface of the core cell is processed to be substantially parallel to the girder rear end member 24. Alternatively, a core 26 having a surface 60 that exactly matches the inclination of the jig portion 62 from the beginning may be used. The adhesive assembly jig also includes a pressure block 64 with a rubber pad 66 as shown in FIG. These other parts of the adhesive assembly jig are not shown but are well known to those skilled in the art. One of the features of this invention is that the lower skin 30 can be procured in the form of a hardened or unhardened plate. In any event, this skin is attached to face 60 of core 26 using a suitable conventional adhesive.
attached to. The adhesive is preferably applied to both opposing surfaces, and heat and pressure are applied to the adhered core and outer panel while they are still in this adhesive assembly jig, thereby fixing the opposing surfaces. One of the characteristics of this invention is that the outer panel 30 is first laid up in the jig 62 (here, "layup" refers to a method in which a reinforcing member such as resin-impregnated glass fiber is placed in a mold). After the core 26 is positioned as described above, the jig is assembled and the heat and pressure of the curing process is applied to the contents. As a result of the curing reaction, the laid-up skin is affixed to the core 26 and simultaneously fabricated into a structural member. The technique of laying up and then curing parts to form them is well known.
No need to explain in detail. The lower skin plate 30 is prepared by any of the methods described above.
After the core is secured to the lower surface 60, the upper surface 58 is machined to have the desired outer shape 58'.
That is, this outer surface 58' forms the upper surface of the core into the desired airfoil shape. Next, the top skin 28 is placed in another jig section 68 of the adhesive assembly jig, only a portion of which is shown in FIG.
Place. Then, as shown in FIG. 4, the spar rear end piece 24 is placed, and as mentioned above, the machined core 26 and the lower skin 30 attached thereto are also placed into this jig and machined. The machined surface 58' engages the top skin 28, and both skins and the core engage the spar trailing end 24, respectively. If a trailing edge wedge 32 is included, it may be assembled with a machined core with a bottom skin 30 or, as shown in FIG. The machined core with plate 30 may be positioned within the fixture so that the trailing edge wedge 32 engages the rear surface 56 of the core 26. This trailing edge wedge material 32 is inserted before the girder rear end material 24 is inserted. Once rear baffle structure 14 is thus assembled, the remaining portions of the jig are coupled to jig portion 68 in preparation for beginning the fastening process. One such portion is the side portion 70, which includes a mandrel 72 and an inflatable bladder 74 extending into the recess forming the spar back end 24. The mandrel will, of course, support the spar back end during the fixing process, and the bag 74 is for obtaining an even bond over the entire engagement surface. As already mentioned, one of the features of this invention is that the skin 28 can also be procured in a hardened or unhardened state, and the trailing edge wedge 32 can also be provided in a desired shape, hardened or unhardened. But that's fine. In this case, the top skin 28, spar tailings 24, machined core 26 with bottom skin 30, and trailing edge wedge 32 are bonded by applying a suitable conventional adhesive to each mating surface. Heat and pressure are applied to the component while it remains in the adhesive assembly jig to secure the respective mating surfaces. One of the characteristics of this invention is that the upper outer plate 28 and the trailing edge wedge member 32 are first connected to the jig portion 68.
The machined core 26 and the girder rear end material 24, which are laid up inside and the top skin 30 is fixed to, are positioned in the same way as in the previous case, the jig is assembled, and the contents are exposed to the heat of the curing process. There are things that can apply pressure. As a result of the curing reaction, the laid-up top skin 28 and laid-up trailing edge wedge 32 are made into a structural member at the same time that all mating surfaces are secured. However, in either case, the girder rear end material is manufactured separately. To make it, it is preferable to first lay it up in a mold and then mold it by applying heat and pressure during the curing process. Even if the rear baffle structure 14 consists of a separate box structure 34, the manufacturing method is basically the same as described above. The lower skin panels 30 are placed side by side within the jig and are fixed to each corresponding core lower surface and partition rib. At the same time, each engaging side surface between the core and the partitioning rib of each box structure is also fixed, and the other side surface of each partitioning rib is also fixed to the core side surface of the adjacent box structure. For the reasons already mentioned, before this fixing step is performed, the lower surface of each core or partition rib section is cut or machined to exactly match the inclination of the jig portion 62. Thereafter, the process of creating the rear baffle structure 14 proceeds as previously described. Both upper and lower skins of the core and partition ribs and trailing edge wedges are preferably laid up and hardened. As an alternative method to the above-mentioned method, in both of the above cases, the core or the partition rib is cut for the purpose of machining the upper surface so that the core and the partition rib have the required external shape, and then the core or the One method involves first assembling a mock plate on the underside of the core and partition ribs. Thereafter, the dummy plate is removed, and both the upper and lower skin plates, the trailing end of the spar, and the trailing edge wedge if necessary are fixed in accordance with the method described above. One of the characteristics of this invention is that both skin plates and the trailing edge wedge material are laid up and all the engaging surfaces are fixed by hardening, and at the same time,
There are things that can be made into structural members. The simulated board material may be a material of an appropriate thickness and easy to handle. As yet another alternative to the method described above, it is also preferable to procure a core 26 whose both surfaces 58 and 60 have been machined into the desired external shape. In this case, as a characteristic preferred embodiment of the present invention, the core 26, both outer plates 28, 30, the rear end member 24 of the girder, and the rear edge wedge member 32 are assembled and arranged as shown in FIG. , the rear baffle structure 14 is created by simultaneously securing the engagement surfaces using an adhesive and a predetermined amount of heat and pressure. One of the features of this invention is that both skin panels and the trailing edge wedge material are laid up during assembly together with the procured core and trailing edge material, and all engaging surfaces are fixed by curing. At the same time, there are things that can be made into structural members. After the rear baffle structure 14 is created, it is assembled into the rotor blade 10 as shown in FIGS.
A single assembly mold 78, 8 with other parts
It is assembled with 0.82. The preferred method is to lay up the leading end block 18 and spars 12 in the same manner as the trailing spar ends 24, the skins 28, 30, and the trailing edge wedge 32, and final cure in a single assembly mold. It is created into a structural member during the process. The front end block 18 is laid up directly on the cap 16, and the spar 12 is laid up on an inflatable and preferably rigid mandrel 92 and in this state placed within the cap 16. For final assembly, the front end block 18, spars 12 and deicing blankets 4 are assembled as previously described.
0 and cap material 16 are placed in the front portion 78 of a single assembly mold and positioned using leading edge jig knobs 84. If a metal or non-metallic cap material 16 is used, it is preferable to use a spreading tool 86 with latches 88 and 90. Spread the cap material sufficiently with the holes 88 and 90 so that the front end block 18 and the spar 12, or the front end block 18, the deicing blanket 40, and the spar 12 are inserted into the cap material, The rear baffle structure with the spar rear member 24 allows for successful engagement with the cap 16 and the spar 12 for assembly. Once the blade has been assembled and positioned snugly against the front section 78 of the single assembly mold, the front section 78 can be secured to its pins by suitable means (not shown). 94 through the position shown in FIG. 6 to the position shown in FIG . It rests within the rear portion 80 of the assembly mold.
A positioning support 96 is provided to partially support the assembled blade during rotation of the forward portion 78 and to properly position the rear portion 80.
and a support plate 97 are provided. This positioning support 96 includes one arm 98 and a two-part receiver 100 that can be fixed to each other by means not shown in the drawings for receiving the end portions of the joined outer panels 28 and 30. It consists of This arm 98
and the receiver 100 are mutually rotatable. The ends of both plates are intentionally shaped as shown in Figures 3-7, so that the blades can safely pivot with the front part 78 of the mold, and to avoid any of the problems already mentioned. during assembly of the rear baffle structure shown in FIG. 5 with the rear baffle structure shown in FIG. Of the means for assembling the rear rectifying structure into the assembly shown in FIG.
All values other than 0 are conventionally known and are not shown in the figure. The rear part 80 of the mold is provided with a recess 102 in which one half of the receiver 100 is received. This end is finally removed from the blade to form the blade trailing edge 76. For a blade assembled as shown in Figures 6 and 7, a preferred embodiment of the present invention includes only the rear rectifying structure as a subassembly; in this embodiment, the following surfaces are engaged: They are attached to each other, but they are not stuck together. That is, the spar engaging surface 51 of the front end block 18 engages with the spar 12, and the front end block engaging portion 46 of the cap member 16 engages with the front end block 18 or the deicing blanket 40 as the case requires.
The girder engaging portion 48 of the cap material 16 engages with the girder 12.
The rear rectifying outer plate engaging portion 5 of the cap material 16
0 is engaged with the rear straightening outer plates 28 and 30, and the spar rear end material engaging portion 52 of the spar 12 is engaged with the spar rear end material 24. The final assembly is completed by lowering the upper portion 82 of the single assembly mold into a closed position, as seen in FIG. 7, and applying heat and pressure to the assembly blade. For this purpose, the upper part 82 is connected to a press, which is not shown in the figures. Further, as seen in FIG. between the inner surface of the girder inside the area, i.e. the outermost layer of cap material, the next layer of skin, the inner layer of the girder end material,
and the innermost D-shaped girder layer are bonded together to form a spanwise continuous and extremely strong wall. This design is referred to as a "tuck-in" design, and the tuck-in walls can withstand shear forces along the longitudinal surfaces of the rotor blade airfoils, providing extremely effective load transfer while simultaneously It shall be capable of withstanding shear forces along this wall in the spanwise direction of the rotor blades to provide highly effective load transfer, and shall be sufficient to withstand the longitudinal bending and torsional strength of the rotor blade assembly. I can do it. Therefore,
It is highly effective to assemble and secure the rear baffle structure with the spars and cap material to provide a fail-safe design. This is also highly effective from the standpoint of transmitting load to the rear rectifying structure. This has the advantage that the overall load distribution is large and the load-bearing capacity of the rotor blade itself is large. As already mentioned, one feature of the present invention is that the spar trailing end member extends in the span direction to form the root of the blade together with the spar and cap material. The spars, caps, and sparse tails transition at the root of the blade to create a preferably square cross-section. Because the spar is preferably formed as a laid-up structure that is cured in a single prefabricated mold, it is important that the spar tail end extends beyond the rear straightening structure and to the same extent as the spar. Ensures that the spar is properly formed during the curing process. The following is an example of the operating parameters used in manufacturing a composite blade according to the present invention using the lay-up method. 1. Use pre-impregnated monofilament fibers as the lay-up material. 2 Rear rectifier structure is 50~100psi (3.5~7Kg/
cm 2 ), cure at 250㎓ (120℃) for 2 hours. 3-digit rear end material is 70-100psi (5-7Kg/ cm2 ), 250
〓Cure at (120℃) for 2 hours. 4. The curing process in a single assembly mold is performed at 250 mm with a girder bag pressure of 70-100 psi (5-7 Kg/cm 2 ).
(120℃) for 2 hours. When using a titanium cap material and deicing blanket, a pressure of 70 to 100 psi (5 to 7 kg/kg) is required to bond the deicing blanket to the cap material.
cm 2 ), requires an adhesive method that requires 2 hours at 250°C (120°C). As is clear from the above description, each of the objects of the invention stated at the beginning has been achieved, and an ideal composite structure such as a composite rotor blade has been obtained. Furthermore, according to the present invention, the girder only needs to be heated to the curing temperature once, and during the curing process, bonding of the bonded surfaces occurs simultaneously, increasing the bondability of all bonded surfaces. As a result, a product with superior reliability and safety compared to conventional manufacturing methods has been provided. Moreover, the attachment of the spars to the rear baffle skin is a fail-safe construction and eliminates the need for close tolerances and difficult secondary bonding in critical boundary areas. Note that although numbers are written in the claims section for convenient comparison with the drawings, the present invention is not limited to the structure shown in the accompanying drawings.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明によるヘリコプタ用のロー
タ・ブレード・アセンブリの上面図、第2図は第
1図中の2−2線によるそのロータ・ブレード・
アセンブリの断面図、第3〜7各図は、この発明
によるその複合ロータ・ブレード・アセンブリ製
造各段階を示したもの、第8図は第2図中の詳細
図、第9図は従来例のロータ・ブレード・アセン
ブリ断面図である。 10……複合ロータ・ブレード・アセンブリ、
12……桁部材、14……後部整流構造、16…
…キヤツプ材、18……前端ブロツク、24……
桁後端材、26……コア、28……上面外板、3
0……下面外板、126……コア部分。
FIG. 1 is a top view of a rotor blade assembly for a helicopter according to the present invention, and FIG. 2 is a top view of the rotor blade assembly taken along line 2--2 in FIG.
Cross-sectional views of the assembly, Figures 3 to 7 show each step of manufacturing the composite rotor blade assembly according to the present invention, Figure 8 is a detailed view of Figure 2, and Figure 9 is a diagram of the conventional example. FIG. 3 is a cross-sectional view of the rotor blade assembly. 10...Composite rotor blade assembly,
12... Girder member, 14 ... Rear rectification structure, 16...
...Cap material, 18...Front end block, 24...
Girder rear end material, 26...Core, 28...Top outer plate, 3
0...Lower outer plate, 126...Core part.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 断面ほぼD字状の中空筒状の長手の耐荷重構
造の複合桁部材12と、長手の前端ブロツク18
と、長手のキヤツプ材16とおよび長手の後部整
流構造14とからなる空力ロータ・ブレード・ア
センブリ用の後部整流構造であつて、この後部整
流構造14は、 (A) 横断面形状が前端辺と上辺と下辺とを有する
ほぼ三角状のコア部分126と、 (B) 前記コア部分126の前端辺に固着されかつ
前記桁部材12の後端部に固着されるべきスパ
ン方向の長さをもつと共に、断面形状が前向き
開口部をもつほぼコの字状の耐荷重構造の複合
桁後端材24であつて、この桁後端材24のコ
の字状の内面は前記複合桁部材12のD字状の
後方部分の上面下面後面の外面形状と補完的な
形状をもち前記複合桁部材12とともに組立て
られて一体構造の完全な複合耐荷重構造のロー
タ・ブレード・アセンブリの桁を構成するよう
に形成されている複合桁後端材24と、並び
に、 (C) 前記コア部分126の上辺および下辺のそれ
ぞれ並びに前記桁後端材24のコの字状の上片
および下片それぞれの外面に固着された上、下
複合外板28,30であつて、これら両複合外
板28,30の後端部が互に強度的に連結され
ている上、下複合外板28,30とからなり、
かつ (D) 前記桁後端材24および両複合外板28,3
0が、熱と圧力を加えることによつて前記桁部
材12及び前記キヤツプ材16と結合されて耐
荷重構造に仕上げられる予め合成樹脂を含浸し
た繊維材料で作られている 空力ロータ・ブレード・アセンブリの後部整流構
造。
[Scope of Claims] 1. A composite girder member 12 having a hollow cylindrical longitudinal load-bearing structure with a substantially D-shaped cross section, and a longitudinal front end block 18.
A rear straightening structure for an aerodynamic rotor blade assembly comprising: (A) a longitudinal cap member 16; and a longitudinal rear straightening structure 14 ; (B) a generally triangular core portion 126 having an upper side and a lower side; , a composite girder rear end member 24 having a load-bearing structure and having a substantially U-shaped cross-sectional shape with a forward opening, and the U-shaped inner surface of the girder rear end member 24 is similar to It has a shape complementary to the outer surface shape of the upper surface, lower surface, and rear surface of the letter-shaped rear portion, and is assembled together with the composite girder member 12 to constitute a girder of a rotor blade assembly having a complete composite load-bearing structure. (C) fixed to the outer surface of each of the upper and lower sides of the core portion 126 and the U-shaped upper and lower pieces of the girder rear end material 24; The upper and lower composite outer panels 28, 30 are made up of upper and lower composite outer panels 28, 30, and the rear ends of these composite outer panels 28, 30 are strongly connected to each other,
and (D) the girder rear end material 24 and both composite outer panels 28, 3
an aerodynamic rotor blade assembly made of a pre-impregnated synthetic resin fibrous material which is combined with the spar member 12 and the cap material 16 into a load-bearing structure by the application of heat and pressure; Rear rectification structure.
JP11603786A 1976-08-30 1986-05-20 Aerodynamic-rotor-blade-assembly and manufacture thereof Granted JPS61295198A (en)

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US718796 1976-08-30
US718543 1985-04-01

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FR2362751A1 (en) 1978-03-24
GB1585130A (en) 1981-02-25
JPS61295198A (en) 1986-12-25
DE2738888A1 (en) 1978-03-09
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