KR100488474B1

KR100488474B1 - 헬리콥터의회전블레이드에부착된금속제의침식보호재를제거하기위한방법및장치

Info

Publication number: KR100488474B1
Application number: KR10-1998-0001002A
Authority: KR
Inventors: 리차드 데이비드 그린스레이드
Original assignee: 웨스트랜드 헬리콥터즈 리미티드
Priority date: 1997-01-16
Filing date: 1998-01-15
Publication date: 2005-08-31
Also published as: DE69810167D1; GB9700819D0; JPH10203493A; CA2223871C; KR19980070536A; EP0854208A1; EP0854208B1; DE69810167T2; CA2223871A1; US5985127A

Abstract

본 발명에 따른 방법은, 헬리콥터의 회전 블레이드(rotor blade)(10)의 앞쪽엣지(leading edge, 11) 구조에 비금속 접착제 층에 의해 고정된 금속제 침식보호재를 제거하기 위하여, 상기 침식보호재와 전극(34) 사이(S)에 전계를 형성하며, 상기 침식보호재와 전극(34) 사이(S)에 전해액을 존재시킴으로써, 상기 침식보호재를 전해처리에 의해 제거하는 공정으로 구성된다. 또한, 상기 방법을 실시하기 위한 장치(26)는, 회전 블레이드(10)를 따라 적어도 블레이드 폭 방향으로, 그 회전 블레이드(10)에 관하여 전극(34)을 이동시키기 위한 수단(33)을 구비한다.

Description

헬리콥터의 회전 블레이드에 부착된 금속제의 침식 보호재를 제거하기 위한 방법 및 장치.

본 발명은 헬리콥터의 회전 블레이드(rotor blade)에 부착된 금속제의 침식보호재(erosion shield)를 제거하는 방법 및 그것을 위한 장치에 관한 것이다.

복합재료 및/또는 금속재료로 만들어진 헬리콥터의 회전 블레이드에는, 회전 블레이드의 앞쪽 엣지(leading edge) 주위에 적어도 블레이드 폭의 일부분에 걸쳐 연장하는 침식보호재가 통상적으로 구비되어, 회전 블레이드가 공중을 이동하는 중에, 그 회전 블레이드의 앞쪽 엣지 구조를 침식으로부터 보호하도록 되어 있다. 그러한 침식보호재는 티타늄 또는 유사한 금속재료로 제조되며, 일반적으로 접착제의 층에 의해 복합 회전 블레이드에 부착된다.

상기 침식보호재는, 회전 블레이드의 수명 기간 중에, 마모되는 경향이 있으며, 교환될 필요가 있다. 따라서, 교환을 위해서 마모된 침식보호재를 제거할 필요가 있다. 그러나, 마모된 침식보호재를 제거하는 종래의 방법은, 회전 블레이드의 앞쪽 엣지를 따라 침식보호재를 분할하고, 문자그대로 분할된 선으로부터 2개의 부분을 감아서 제거되도록 하는, 수작업에 의한 숙련된 기술을 이용하여야만 하는 문제가 있었다.

본 발명의 제1의 실시예에 따르면, 헬리콥터의 회전 블레이드의 앞쪽 엣지 구조에 비금속 접착체 층에 의해 고정된 금속제 침식보호재를 제거하는 방법을 제공하는 것으로서, 그것의 특징으로 하는 것은, 그 방법이 침식보호재와 전극 사이에 전계(電界)를 형성하며, 침식보호제와 전극 사이에 전해액을 존재시킴으로써, 침식보호재를 전기화학적 프로세스인 전해처리에 의해 제거하는 공정으로 이루어진다는 것이다.

상기 방법을 이용함으로써, 침식보호재는, 기초구조에 손상을 줄 위험성 없이, 헬리콥터의 회전 블레이드의 표면으로부터 제거된다. 왜냐하면, 전해처리는, 그 전해처리가 접착제의 층에 도달하면, 접착제가 전해액에 대하여 불활성이므로, 전해처리가 자연히 정지하도록 본질적으로 자기제어(自己制御)되어 있기 때문이다. 기초구조가 금속제로 되는 경우에조차 제거가 이루어진다. 그 이유는, 접착제의 층이 금속제의 기초구조를 덮고 있으며, 전해처리로부터 그 기초구조를 보호하기 때문이다.

물론, 그 후, 기초구조에 대하여 불활성의 적당한 용매를 이용하여, 접착제의 층을 제거할 수도 있다.

구성요소에 전해처리를 실시함에 있어서는, 그 구성요소를 전해액에 담그는 것이 보통이지만, 헬리콥터의 회전 블레이드의 경우, 그렇게 할 수가 없다. 그러므로, 상기 방법을 적절히 실시함에 있어서, 침식보호재가 전극의 효과가 미치는 범위보다 넓은 범위의 회전 블레이드에 걸쳐 제거되도록, 전극이 회전 블레이드에 관하여 이동된다. 예를들면, 전극을 회전 블레이드를 따라 블레이드 폭방향( spanwise)으로 이동시킬 수 있다. 그 이유는, 헬리콥터의 주지지 로우터(main sustaining rotor)의 경우, 통상 그것의 회전 블레이드가 페더링 축(feathering axis) 뿐만 아니라, 회전 블레이드의 스팬 축 주위에서도 선회(twist)되기 때문이다.

한가지 실시예에 있어서, 전극을 연속적으로 이동시킬 수 있지만, 그와같이 전극을 이동시켜 사용하는 경우에는, 전극과 침식보호재 사이에 전해액을 공급할 필요가 있다.

하지만, 원할 경우에는, 침식보호재를 제1의 이산(離散)위치에서, 그 후 제2의 이산위치에서 제거하도록, 전극을 회전 블레이드에 관하여 단계적으로 이동시킬 수도 있다.

침식보호재는, 그것의 회전 블레이드의 반경방향 내측부분보다 반경방향 외측부분 쪽이, 회전속도가 빠르기 때문에 보다 신속하게 마모되는 경향이 있으므로, 본 발명을 실시할 때, 침식보호재의 일부분만을 교환할 수 있도록, 회전 블레이드의 블레이드 폭을 따라 침식보호재의 일부분을 선택적으로 제거할 수 있다.

본 발명의 제2의 실시예에 따르면, 회전 블레이드를 따라 적어도 블레이드 폭 방향으로, 그것의 회전 블레이드에 관하여 전극을 이동시키기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 본 발명의 제1의 실시예에 따른 방법을 실시하기 위한 장치가 제공된다.

회전 블레이드에 관하여 전극을 이동시킬 수 있는 상기 수단은, 또한 회전 블레이드 스팬 축의 주위에 전극을 이동시키도록 할 수도 있으며, 특히, 회전 블레이드의 앞쪽 엣지를 따라 설치된 방식보호재에 대하여 이동하도록 하는 것도 가능하지만, 그것만이 이동하지 않게 되는 것은 아니다.

전극은 회전 블레이드의 앞쪽 엣지와 거의 동일한 형상으로 할 수도 있지만, 회전블레이드의 스팬 축 주위에서 이동하도록 되어 있다.

이제, 본 발명이 첨부 도면을 참조하여 설명된다.

도1을 참조하면, 앞쪽 엣지(11)와 뒤쪽 엣지(12; trailing edge)로 이루어지는 프로펠러 날개(aerofoil)인 헬리콥터의 회전 블레이드(10)가 제시되어 있다. 회전 블레이드(10)는 비금속 재료로 제작된 본체(13)로 이루어진다. 본 실시예에서 본체(13)는 복합재료로 이루어지는 앞쪽 엣지 스파(14 ;leading edge spar)를 지니며, 그 앞쪽 엣지 스파에 발포 충전제(15)가 채워져 있다. 앞쪽 엣지 스파(14)의 일부의 주위와 회전 블레이드의 블레이드 폭의 적어도 일부분에 걸쳐, 가열 매트(16; heater mat)가 설치되어 있으며, 그것을 사용할 때, 에너지가 공급되어 회전 블레이드(10)의 착빙(着氷)을 방지하도록 되어 있다. 상기 가열 매트(16)에는 통상 티타늄 또는 다름 금속재료로 제조되는 침식보호재(18)가 밀착되어 있다. 가열 매트(16)는 참조번호 19로 지시된 얇은 접착제 층으로 덮여 있으며, 그 층의 두께는 통상 0.010 인치(0.025cm)이며, 가열 매트(16)와 앞쪽 엣지 스파(14)의 복합재료의 기초구조에 침식보호재(18)를 접착시킨다.

블레이드 본체(13)의 후방부(20)는 후방 외판(22)으로 덮인 벌집구조(21)로 이루어진다.

도2 및 도4를 참조하면, 침식보호재(18)를 제거할 때, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 회전 블레이드(10)는 기부(27) 및 복수의 블레이드 지지부(28)로 이루어지는 전해가공장치(26)의 지그(25)에 배치된다. 그 전해가공장치(26)는 회전 블레이드(10)의 블레이드 폭을 따라 이동가능한 갠트리(30; gantry)를 구비하고 있다. 갠트리(30)는 바퀴달린 구조체(33)를 타고 기부(27)의 궤도면(31) 위를 주행 하는 동시에 전극(34)을 지지하도록 되어 있으며, 그 전극은 도선(35)를 통하여 전원(36)의 음극에 전기적으로 연결되며, 예를들면, 구리 또는 다른 적절한 도전재료 등으로 제작되어 있다. 갠트리는, 갠트리(30)의 이동 중, 전극(34)과 침식보호재(18)의 간극이 일정하게 유지되도록 배치되어 있다.

또한, 전극(34)은, 회전 블레이드(10)의 블레이드 폭에 대하여 횡방향으로, 다시 말하면, 아치형 궤도부(37)에 의해 회전 블레이드(10)의 스팬축(A) 주위로 이동가능하게 되어 있으며, 전극(34)이 회전 블레이드(10)의 앞쪽 엣지(11)의 주위를, 침식보호재(18)와 미리 설정된 일정한 간극을 유지하면서 이동하도록 되어있다.

티타늄의 침식보호재(18)는, 도선(38)을 통하여 전원(36)의 양극에 접속되어 있으며, 전극(34)과 침식보호재(18)의 사이에 전계가 존재하도록 되어 있다. 전해액은, 전해액 공급로(39)로부터 전계(34)와 침식보호재(18) 사이의 공간(S)으로, 예를들면, 전극(34)의 구멍을 통하여 입력하에서 공급되며, 침식보호재(18)가 전해 제거된다. 통상적으로, 갠트리(30)는 회전 블레이드(10)의 한쪽의 외측단(40)으로부터 다른쪽 단부를 향하여 이동하여, 원하는 양의 침식보호재(18)를 제거하도록 되어 있으며, 또한, 그러한 이동은, 침식보호재(18)를 제1의 이산위치에서, 계속하여 제2의 이산위치에서 제거하도록 단계적으로 이루어지던가, 또는 원할 경우에는 연속적으로 이루어질 수 있다.

또한, 전극(34)은, 단계적으로 또는 연속적으로 스팬축(A)의 주위로 이동하여, 회전 블레이드(10)의 전체 앞쪽 엣지(11)의 주위의 침식보호재(18)를 제거할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 전극(34)이 침식보호재(18)에 관하여 이동가능하게 됨으로써, 전극(34)은 그 전극(34)의 작용영역보다 넓은 영역에 걸쳐 침식보호재를 제거하기 위하여 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

전해처리에서, 접착제(19)의 비금속층은 제거되지 않는다. 왜냐하면, 접착제가 전해액에 비활성이므로, 전해처리에 의한 작용에 대하여 방호벽(防護壁)을 효과적으로 제공하기 때문이며, 내측의 가열 매트(16)를 손상시킬 위험성 없이, 금속제의 침식보호재(18)를 용이하게 제거하도록 되어 있다. 그 후, 접착제의 층은, 적절한 용매를 사용하여 제거되는데, 그 용매는 가열 매트(16)와 침식보호재(18)의 어떠한 기초구조에도 손상을 줄 위험성이 없다.

전해가공방법을 이용한 본 발명의 방법을 실시함에 있어서, 전극(34)은 침식보호재(18)와 사실상 접촉하지 않으며, 따라서 마찰 또는 마모가 일어나지 않으며, 스파크의 위험을 조금밖에 수반하지 않는 그저 조금의 열밖에 발생하지 않는다.

상기 실시예에 있어서, 추가의 보호수단으로서 바람직한 것은, 전해액을 회전 블레이드(10)의 복합재료와, 특히 가열 매트(16)를 둘러싸는 복합재료와 화학적으로 불활성인 적절한 종류의 것으로 하는 것이며, 그에 따라, 접착제의 층(19)에 의해 제공되는 불활성 보호벽이 강화된다. 전해액은, 전극을 불필요하게 피복하여 버리지 않도록 선택되는 것이 바람직하다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형예가 실시될 수 있다.

예를들면, 침식보호재(18)를 앞쪽 엣지 스파(14)의 전체로부터 전부 또는 상당량 제거하도록, 회전 블레이드(10)의 앞쪽 엣지(11)의 주위를 이동가능하게 되어 있는 전극(34) 대신에, 도5를 참조하여 후술되는 바와같이, 회전 블레이드(10)의 앞쪽 엣지(11)의 형상과 거의 일치하는 특별한 형상의 전극(34)으로 할 수도 있다. 따라서, 아치형 궤도부(37)는 필요하지 않게 되지만, 페더링 축 주위에 선회하는 헬리콥터의 주지지 회전 블레이드의 경우, 상기 선회에 적응하기 위해, 전극을 적어도 페더링 축의 주위로 이동시키는 수단이 필요할 것이다. 도5에 제시되고 후술되는 바와같은 예로서, 회전 블레이드(10)를 따라 갠트리(30)를 이동시키기 위한 액튜에이터(31)대신에, 모터/기어/벨트 구동 장치와 같은 다른 구동 수단이 사용될 수 있다.

원할 경우, 전극(34)과 침식보호재(18) 사이의 공간(S)으로 전해액을 제공하는 대신에, 침식보호재 전체 또는 그것의 제거하고 싶은 부분이 전해액에 적어도 충분히 잠기도록, 회전 블레이드(10)를 전해액의 욕조(bath)에 잠기게 할 수도 있다.

상기 방법에 있어서, 헬리콥터의 회전 블레이드(10)는 비금속 복합재료로 형성되는 것으로 설명되었지만, 본 발명은, 필요할 경우, 금속제 회전 블레이드 또는 금속/복합재료제 회전 블레이드로부터 금속제 침식보호재를 제거하기 위하여 사용될 수도 있다. 하지만, 회전 블레이드의 기본구조에 절대로 손상을 주지 않도록 하기 위하여, 전해가공기술의 주의깊은 제어가 요구된다.

그러나, 침식보호재의 내측의 불활성인 접착제의 층은, 물론 기본적인 금속제 구조로 보호될 것이다.

본 발명은, 물론 회전 블레이드의 표면상에 가열 매트가 있는 곳에만 적용되는 것은 아니다.

이제, 도5를 참조하면, 본 발명을 실시하기 위한 대체형 장치가 제시되어 있으며, 이 장치에 있어서, 도2 내지 도4에 제시된 장치와 같은 부분은 프라임 부호(´)가 첨부된 참조번호로 표시되어 있다.

그 구성에 있어서, 전극(34´)은 헬리콥터의 회전 블레이드(10´)의 앞쪽 엣지(11´) 구조의 형상과 거의 동일한 형상으로 되어 있다. 본 실시예에서, 헬리콥터의 회전 블레이드(10´)는 헬리콥터용의 주지지 로우터이며, 사용할 때, 도면에서 F로 지시된 페더링 축에 관하여 이동된다.

특수한 형상의 전극(34´)이 회전 블레이드(10´)의 블레이드 폭을 따라 이동하면, 금속제 침식보호재(18´)가 제거된다. 페터링 축(F)에 대한 회전 블레이드(10´)의 어떠한 선회도 적응시키기 위해, 전극(34´)은 아치형 궤도부(37´)에 대하여 이동된다. 하지만, 회전 블레이드의 선회에 적응시키기 위하여, 특수한 형상의 전극(34´)을 회전 블레이드의 스팬축 주위로 이동시키는 다른 수단을 선택적으로 설치할 수도 있다.

다른 점에서, 도5에 제시된 장치를 사용하여 실시되는 방법은, 도2 내지 도4 를 참조하여 설명된 방법과 실질적으로 동일하다.

본 발명에 따르면, 수작업에 의한 숙련된 기술을 사용하지 않고도, 헬리콥터의 회전 블레이드의 침식보호재를 용이하게 제거할 수 있는 이점이 있다.

도1은 본 발명의 방법이 실시된 헬리콥터의 회전 블레이드의 단면을 제시하는 도면이다.

도2는 본 발명의 방법을 실시하는데 사용하는 장치의 측면을 제시하는 도면이다.

도3은 도2의 장치를 선 3-3 의 방향에서 본 단면도이다.

도4는 전해가공장치를 제시하는 도면이다.

도5는 본 발명의 방법의 실시에 사용하는 대체형 장치를 제시하는 도3과 유사한 도면이다.

《도면의 주요부분에 대한 부호의 설명》

10. 회전 블레이드(rotor blade) 11. 앞쪽 엣지(leading edge)

12. 뒤쪽 엣지(trailing edge) 13. 본체

15. 발포 충전제 16. 가열 매트

18. 침식보호재 19. 접착제

30. 갠트리 34. 전극

36. 전원

Claims

헬리콥터의 회전 블레이드(blade)의 앞쪽 엣지(leading edge) 구조에 비금속 접착제 층에 의해 고정된 금속제의 침식보호재를 제거하는 방법으로서, 상기 방법은 상기 침식보호재와 전극 사이에 전계를 형성하고, 상기 침식보호재와 상기 전극 사이에 전해액을 존재시킴으로써, 상기 침식보호재를 전해처리에 의해 제거하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 전해처리는, 상기 비금속 접착제 층이 도달하면 상기 전해처리가 정지된다는 점에서 자기제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 헬리콥터 블레이드는 비금속 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 방법을 실시할 때, 상기 금속제의 침식보호재가 상기 전극의 효과가 미치는 범위보다 넓은 범위의 상기 회전 블레이드에 걸쳐 제거되도록, 상기 전극을 회전 블레이드에 관하여 이동시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 전해처리 중, 상기 전극이 연속적으로 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 전극이 이동할 때, 상기 전극과 상기 침식보호재 사이에 상기 전해액이 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 침식보호재가 상기 전해액에 충분히 잠기게 되는 정도까지 상기 전해액에 상기 회전 블레이드를 잠기게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 침식보호재를 제1의 이산위치(離散位置)에서, 그 후 제2의 이산위치에서 제거하도록, 상기 회전 블레이드에 관하여 상기 전극을 단계적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 전극은 상기 회전 블레이드의 블레이드 폭 방향(spanwise)으로 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 전극이 상기 회전 블레이드의 상기 앞쪽 엣지와 대체로 일치하는 형상으로 성형되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 전극이 블레이드 스팬축에 관하여 이동가능하게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
헬리콥터의 회전 블레이드의 앞쪽 엣지 구조에 비금속 접착제 층에 의해 고정된 금속제의 침식보호재를 제거하는 방법을 실시하기 위한 장치로서, 상기 방법은 침식보호재와 전극 사이에 전계를 형성하여, 상기 침식보호재와 상기 전극 사이에 전해액을 존재시킴으로써, 상기 침식보호재를 전해처리에 의해 제거하는 공정으로 이루어지며, 상기 장치는 상기 회전 블레이드의 적어도 블레이드 폭 방향에 관하여 상기 전극을 이동시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제12항에 있어서, 상기 블레이드에 관하여 상기 전극을 이동시키기 위한 수단이 상기 블레이드 스팬축에 관하여 상기 전극을 이동시키는 것을 특징으로 하는 장치.
제12항에 있어서, 상기 침식보호재는 상기 회전 블레이드의 앞쪽 엣지를 따라 제공되며, 상기 전극은 상기 회전 블레이드의 상기 앞쪽 엣지와 대체로 일치하는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.