KR101123856B1 - 고정 부착부재가 결합된 스파를 구비하는 회전익 항공기의 블레이드, 및 그 스파의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경질의 장착 필러(1) 및 블레이드의 루트(51)로부터 블레이드의 자유단부(52)까지 연장하는 스파(40)를 구비하는 회전익 항공기의 블레이드에 관한 것으로서, 상기 장착 필러(1)는 상면, 저면, 전면, 후면, 좌측면 및 우측면(2, 3, 4, 5, 7, 및 6)을 가진다. 상기 스파(40)는 상기 장착 필러(1)를 블레이드의 루트(51)에 고착시키는 일련의 섬유층들(31, 32, 33)을 포함하고, 상기 스파(40)는 상기 장착 필러(1)의 상기 상면, 저면, 전면, 후면, 및 좌측면(2, 3, 4, 5, 및 7)에 고정된다.

Description

고정 부착부재가 결합된 스파를 구비하는 회전익 항공기의 블레이드, 및 그 스파의 제조방법{A ROTORCRAFT BLADE PROVIDED WITH A SPAR INCORPORATING A FASTENER ATTACHMENT, AND A METHOD OF FABRICATING SUCH A SPAR}

본 발명은 고정 부착부재를 결합하고 있는 스파(spar)를 구비하는 회전익 항공기의 블레이드 및 그 스파의 제조방법에 관한 것이다.

따라서, 본 발명의 기술분야는 회전익 항공기의 블레이드이다.

회전익 항공기에는 항공기에 양력 및 추진력을 제공하는 작용을 하는 메인 로우터(main rotor)를 구동하는 적어도 하나의 엔진이 설치되어 있다. 로우터는 엔진에 의해 구동되는 로우터 샤프트에 의해 회전되는 허브(hub)를 구비하며, 이 허브 상에는 다수의 블레이드가 배치된다.

상기 다수의 블레이드는 회전 중에 일련의 외력 및 이 것에 따른 원심력에 노출되고, 또한 플랩(flapping), 저항력(drag), 및 트위스트(twisting)에 기인된 다중 효과에 노출된다. 여기서 트위스트는 특히 허브의 평면에 대한 블레이드의 경사 각도를 변경하기 위해 피치를 변화시키는 것에 의해 유발된다.

더욱, 허브는 일반적으로 플랩의 발생시에 유연하게 휠 수 있는 그리고 그 양단부에 다수의 블레이드가 배치되는 다수의 아암을 구비한다. 특히 원심력에 기인되는 외력은 블레이드에 의해 허브의 비가요성의 중심 영역에 전달된다.

제1형식의 방법은 블레이드 본체를 제작하는 단계 및 이 블레이드 본체를 특수 고정 부착부재를 통해 로우터 허브에 고정하는 단계로 구성된다.

특허문헌 FR 2 874 852, FR 2 321 997, EP 0 011 330, 및 FR 2 518 979에는 블레이드 본체를 복합재료의 와인딩법(winding) 또는 브레이딩법(brading)에 의해 제작할 수 있는 다수의 기술이 개시되어 있다.

이 기술은 블레이드 본체를 고정 부착부재에 고정시키기에 적합하다.

예를 들면, 특허문헌 FR 2 030 036 에 따르면, 와인딩법을 이용하여 블레이드의 외측 커버를 구성하는 원통형 부재가 제작된다. 이 원통형 부재는 종방향을 따라 2개의 하위 조립체로 절단된 후 각각 몰드 내에 설치된다.

블레이드의 스파도 와인딩법으로 제작된다. 스파는 블레이드의 종축선에 대해 45°의 각도를 이루는 섬유층의 제1 블록과, 상기 종축선에 대해 30°의 각도를 이루는 섬유층의 제2 블록과, 상기 종축선에 대해 15°의 각도를 이루는 섬유층의 제3 블록을 구비한다.

스파는 블레이드의 루트에서 개방부를 통해 외측으로 개방되며, 와인딩 처리된 부착부재(wound attachment)는 상기 개방부 내에 쐐기형으로 삽입되어 로우터 허브에 고정된다. 다음에 블레이드는 상기 스파를 블레이드의 외측 코팅을 위해 2개의 하위 조립체가 설치되어 있는 2개의 몰드의 사이에 삽입함으로써 완성된다.

블레이드는 자체에 가해지는 외력을 스파 및 고정 부착부재를 연속적으로 경유하여 허브에 전달한다.

상기 제작방법은 효과가 있으나, 그 효과는 제한적이다.

매우 많은 단계들이 수행되므로 제작시간에 길어지고, 그 결과 과도한 제작비용이 발생한다.

또 고정 부착부재가 스파에 대해 상대이동하는 경향이 있으므로, 블레이드의 루트에서 결함이 발견될 가능성도 있다.

제2형식의 방법은 고정 부착부재를 스파의 제작 후가 아닌 제작 중에 블레이드의 스파에 고정하는 단계로 구성된다.

특허문헌 US 3 923 422은 이 기술을 개시하고 있다.

스파는 블레이드 루트에서 로우터의 회전축에 실질적으로 평행한 수직축선을 갖는 고정 부착부재의 주위에 감겨 진다.

그러나, 수직형의 와인딩을 형성하기 위해, 스파를 트위스트시켜 주어야 한다. 이와 같이 스파를 약 90도만큼 트위스트시키면 복합재 블레이를 위한 스파가 주로 일방향성 섬유 테이프로 구성되는 경우 파괴될 가능성이 있다는 결점이 있다.

더욱, 설치된 스파의 트위스트 부분에서 유래되는 일방향성 테이프가 블레이드의 흡인측 및 압력측에 대해 평평한 상태로 배치되는 것이 곤란하다.

트위스트는 블레이드의 형상, 기계적인 특성 및 진동 특성의 재현성을 악화시키는 원인이 될 수 있다.

더욱, 블레이드 내에 필러(filler) 부재를 설치해야 하는 경우, 필러 부재는 형상이 복잡해야 하고, 또 그 형상은 스파의 트위스팅이 동일하게 재현되지 않으므로 블레이드마다 달라질 수 있다. 따라서, 블레이드 제작의 자동화가 곤란해진다.

더욱, 고정 부착부재를 고정시키는 문제가 존재한다.

특허문헌 EP 0 657 646 에 기재된 제안에 따르면, 스파의 "수평 와인딩법"을 생각할 수 있다.

이 특허문헌에 따르면, 블레이드 루트에 금속 고정 부착부재가 설치되고, 그 자유단부에 금속 접속구(fitting)가 설치되어 있다.

고정 부착부재와 금속 접속구는 와인딩 장치(winder machine)의 클램핑 헤드에 설치된다. 다음에 일방향성 섬유를 고정 부착부재 및 금속 접속구의 외주에 수평방향으로 감겨진다. 따라서, 이들 섬유는 블레이드의 종축선에 실질적으로 평행하고, 또 블레이드에 가해지는 원심력을 흡수할 수 있다.

다음에 와인딩 장치는 고정 부착부재와 금속 접속구의 사이에 교차 섬유(crossed-fibers)로 구성된 시트를 배치한다.

다음에 전방 및 후방의 유선형 부재가 배치된 후 교차 섬유로 구성된 시트로 피복된다.

그 결과, 고정 부착부재는 블레이드의 종축선에 수직한 횡축선을 따라 이동할 가능성이 남아 있고, 이것은 블레이드는 불합격 처리될 가능성이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 제작이 용이하고, 재현가능성이 있고, 고정 부착부재의 고품질의 고정을 보장할 수 있는 블레이드를 제안하는 것이다.

본 발명에 따라서, 회전익 항공기의 블레이드에는 경질의 장착 필러(rigid attachment filler) 및 블레이드의 스팬(span)을 따라 블레이드의 루트로부터 블레이드의 자유단부를 향해 연장하는 스파가 제공되고, 상기 장착 필러는 상면, 저면, 전면, 후면, 좌측면 및 우측면을 가진다. 이 블레이드의 주목할 만한 점은 스파가 장착 필러를 블레이드 루트에 고정시키는 연속적인 섬유층을 포함하고 있다는 것으로, 상기 스파는 장착 필러의 상면, 저면, 전면, 후면, 및 좌측면에 고정된다.

블레이드의 고정 부착부재에 상당하는 장착 필러는 스파에 밀접하게 접착되어 스파로부터 분리될 위험이 없다.

스파는 장착 필러의 주변에 감겨짐으로써 장착 필러를 완벽하게 고정시킨다.

또, 아래에서 설명되는 바와 같이 블레이드는 제작하기가 용이한데 그 이유는 스파를 구성하는 섬유를, 예를 들면 와인딩(winding)이나 브레이딩(braiding)에 의해, 장착 필러 및 맨드렐의 주위에 배치하는 것으로 충분하기 때문이다.

상기 블레이드는 또 다음과 같은 특성들 중의 하나 이상의 부가적인 특성을 가진다.

첫째, 상기 스파의 상부, 저부, 전부, 후부, 및 단부는 각각 상기 장착 필러의 상면, 저면, 전면, 후면, 및 좌측면에 각각 고정된다.

상기 스파는 장착 필러를 둘러싸고 그 장착 필러에 접착됨으로써 장착 필러를 확실하게 고정시켜준다. 따라서, 장착 필러는 예를 들면 접착제 접합에 의해 스파에 고정된다.

블레이드의 루트로부터 먼 쪽의 자유단부를 향하는 상기 스파의 단부는 오목한 형상이다.

따라서, 스파는 블레이드의 외형에 정확하게 일치함과 동시에 장착 필러를 용이하게 유지하기 위해 일단부가 블레이드의 루트에 위치하는 일종의 관(tube)이다. 스파의 타단부는 필요에 따라 블레이드의 자유단부의 인접부에서 개방시킬 수 있다.

블레이드 루트에서의 스파의 형상은 블레이드의 흡인측 및 압력측의 인접부에서 실질적으로 평면이 되도록 절단된 반구상이다.

상기와 같은 블레이드 루트에서의 스파의 특별하고 새로운 형상은 힘의 전달, 특히 원심력의 전달에 크게 기여한다.

더욱, 스파는 제작 중에 스파의 섬유에 손상을 줄 수 있는 날카로운 모서리가 형성되지 않도록 하기 위해 각각의 부분들의 사이에 둥근 모서리를 제공하는 것이 유리하다.

본 발명의 변형예에서, 상기 스파는 와인딩에 의해 형성된 스파(wound spar)로서, 상기 연속층은 섬유(예를 들면, 유리 섬유)로 구성된 다수의 층들의 적층체로 구성된다.

상기 연속층은 종축선에 대해 각각 제1, 제2, 제3의 각도를 각각 제1, 제2, 제3의 섬유층을 구비하는 적어도 하나의 적층체를 포함한다. 상기 제1 및 제3의 각도는 15° 내지 90°의 범위이고, 상기 제2의 각도는 0° 내지 15°의 범위이다.

블레이드의 원심력과 플랩 력(flapping forces)을 흡수하기 위해 대체적으로 종방향으로 연장하는 제1 보강 블록과, 저항력(drag)과 및 비틀림 력(twisting forces)을 흡수하도록 설계된 제2 보강 블록을 가지는 종래의 스파와 달리, 본 발명의 스파는 상이한 각도를 나타내는 연속한 층들을 가진다.

따라서, 제2의 층은 원심력 및 플랩 력을 로우터 허브에 전달하도록 구성되고, 제1의 층 및 제 3의 층은 저항력 및 비틀림 력을 전달하는데 더 적합하다.

이와 같이 불연속적으로 섬유층을 제작하면 종래의 구조에 비해 강도 및 신뢰도가 우수한 거의 등방성(isotropic) 구조가 얻어진다는 것이 밝혀졌다.

이와 유사하게, 섬유층의 밀도(즉, 단위 면적당 중량)는 각 섬유층마다 그리고 블레이드의 스팬의 위치에 따라 변화시킬 수 있다. 그 결과, 블레이드는 지지해야할 외력에 응하여 최적화시킬 수 있고, 섬유를 고도로 정확하게 분배시킴으로써 블레이드의 중량을 제한시킬 수 있다.

마지막으로, 스파와 장착 필러의 양자에는 블레이드를 로우터의 허브에 고정하기 위한 핀을 삽입하기 위한 적어도 하나의 상호 정렬된 통공이 구비되어 있다.

그 결과, 제2의 섬유층은 블레이드의 루트의 위치에서 스파의 반구형 형상 내에 포획되어 원심력을 전달하는 작용을 한다.

따라서, 스파의 단부 부분은 장착 필러 상에 힘을 가하고, 이 힘은 블레이드를 통해 연장하는 고정핀에 작용함으로써 전달된다. 따라서, 핀들은 장착 필러와 스파를 평탄화하는 경향이 있다.

또, 제2의 섬유층의 종방향 섬유들은 블레이드의 루트의 후면을 둘러싸는 것에 의해 장착 필러를 기계적으로 고정한다.

본 발명은 또 전술한 회전익 항공기의 블레이드를 용이하게 제작할 수 있는 방법을 제공한다.

본 발명의 회전익 항공기의 블레이드 제작방법은 블레이드 스파를 제작하기 위해 다음의 단계들이 연속적으로 수행되는 점에 특징이 있다:

a) 맨드렐에 가역적으로 고정되는 블레이드의 경질의 장착 필러에 제1의 지지축을 고정시키는 단계;

b) 상기 블레이드의 스파를 제작하기 위해 상기 장착 필러 및 맨드렐을 포함하는 조립체의 외주에 섬유를 배치하여, 상기 장착 필러를 상기 블레이드의 루트에 고정하는 일련의 섬유층을 상기 스파에 포함시키는 단계;

c) 상기 스파가 중합된 후에 상기 제1의 지지축이 제거되는 단계.

스파와 이 스파에 결합된 고정용 장착부재(즉, 장착 필러)가 완성되면, 블레이드를 완성하기 위해 임의의 필러 부재 및 외장용 피복체를 설치하는 것으로 충분하고, 이것은 검증된 기술을 이용하여 실시할 수 있다.

대안으로서, 스파와 이 스파에 결합된 장착부재는 중공의 피복체 내에 배치시킬 수 있다.

따라서, 블레이드의 제작은 매우 단순하고, 용이한 재현이 가능하고, 신속한 실시가 가능하고, 그 결과 제기된 문제를 충족시킨다는 것이 이해될 것이다.

이 방법은 다음의 부가적인 조작들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

첫째, 단계 c) 중, 맨드렐을 제거하기 위해 스파의 말단부(즉, 장착 필러로부터 멀리 떨어진 스파의 말단부)를 절단하는 것이 가능하다.

필요에 따라, 스파의 내부에 구성부재를 내재시키는 것이 필수적인 것은 아니다. 따라서, 맨드렐의 말단부를 절단하여 분리시킬 수 있다.

둘째, 스파를 구성하는 섬유를 와인딩하는 동안, 제1의 지지축은 장착 필러와 맨드렐을 포함하는 조립체를 상기 와인딩을 수행하는 장치에 유지시킬 수 있다.

따라서, 섬유는 블레이드 루트로부터 스파의 말단까지 상기 조립체의 외주에 순차적으로 감겨 지고, 섬유는 블레이드 루트에 피복된다.

더욱 정확히 말하면, 섬유는 또한 기계적인 스토퍼(mechanical stop)로서 작용하는 제1의 지지축의 외주에도 감겨진다.

단계 c)의 말기에 스파의 중합단계에 후속되는 트리밍 단계(trimming stage) 중, 제1의 지지축을 고려하면, 제1의 지지축의 일부분이 장착 필러로부터 돌출하므로, 제1의 지지축은 종래의 기계적인 시스템을 이용하여 제거되고, 제1의 지지축의 돌출부를 피복하기 위해 사용된 섬유는 절단된다.

단계 d)에서 스파에는 블레이드를 로우터 허브에 고정하기 위한 적어도 하나의 핀을 삽입시킬 수 있는 통공이 장착 필러의 통공과 정렬 상태로 천공된다.

유사하게, 단계 a) 이전에 적어도 하나의 통공이 단계 d) 중에 형성된 관통부와 정렬상태가 되도록 적어도 하나의 통공이 장착 필러에 형성된다.

따라서, 장착 필러에 형성된 통공과 이것에 대응하는 스파의 통공을 통해 고정핀이 삽입될 수 있다.

장착 필러의 통공이 블레이드의 외면의 코팅에 의해 피복된 경우, 상기 통공을 노출시키기 위해 당연히 상기 코팅을 천공시켜야 한다.

더욱, 제1의 실시예에서, 맨드렐은 용해가능한 맨드렐이다. 따라서, 맨드렐이 강성 코어를 구비하고, 그 외주에 용해가능한 영역이 둘러싸고 있고, 그 외주에 팽창가능한 백이 피복하고 있으므로, 후속단계에서 상기 맨드렐을 제거하기 위해 단계 b) 및 c) 사이의 중간단계 b')에서 상기 용해가능한 영역의 적어도 일부가 파괴된다.

이 단계 b')는 스파가 경화용 몰드 내에서 경화되는 동안에 수행될 수 있다.

제2의 실시예의 맨드렐은 스파 내에 영구적으로 유지되도록 설계된 맨드렐이다. 이 영구 맨드렐은 저밀도의 재료, 예를 들면 발포체로 제작된다.

마지막으로, 블레이드가 상당한 길이를 갖는 경우, 단계 a) 중에 맨드렐은 제2의 지지축에 고정된다. 필요에 따라, 제1 및 제2의 지지축은 상호 고정되어 단일의 공통의 지지축을 구성한다.

이하, 본 발명과 그의 장점이 첨부 도면을 참조하여 예시적으로 주어진 실시예를 통해 더욱 상세히 설명된다.

하나 이상의 도면 상의 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호로 표시된다.

도 1을 참조하면, 작업자는 예를 들면 복합재료로 장착 필러를 제작한다. 이 필러는 상면(2), 저면(3), 전면(4), 후면(5), 우측면(6), 및 좌측면(7)을 가진다.

이 장착 필러(1)가 설치되어 있는 블레이드가 로우터의 허브 상에 배열되었을 때, 장착 필러의 좌측면(7)은 허브의 회전축에 가장 근접해 있는 장착 필러(1)의 표면이고, 반면 우측면(6)은 블레이드의 자유단부(즉, 블레이드 루트의 대향측의 블레이드의 단부)에 가장 근접해 있는 표면이다.

장착 필러(1)에는 사전에 천공에 의해 통공(9', 9")이 형성되어 있고, 각 통공은 상면(2)과 저면(3)을 관통한다. 이들 통공(9', 9")은 스파가 장착된 블레이드를 로우터의 허브에 고정시킬 수 있는 고정 핀을 수용한다.

통공(9', 9")은 필요에 따라 종래의 고정 부싱(fastener bushings)을 포함할 수 있다.

유사하게, 장착 필러는 이 장착 필러를 제1의 지지축(8)에 고정시킬 수 있는 개구(1')를 구비한다.

장착 필러의 우측면(6)은 맨드렐(20)과 결합하기 위한 결합 시스템을 포함한다. 더 구체적으로 말하면, 상기 우측면(6)은 맨드렐(20)이 삽입될 두 개의 경사면(6', 6")을 가진다.

상기 우측면(6)의 경사면으로 인해 장착 필러(1)의 우측면(6)은 맨드렐(20)과 일치하는 경사진 두께를 제공한다. 이와 같은 형상에 의해 강성(stiffness)이 급변하지 않고 점진적으로 변화할 수 있다.

다른 경사 형태(예를 들면, 단일의 경사면)을 구비하는 우측면을 구현하는 것도 가능하다.

장착 필러(1)에 대한 맨드렐(20)의 고정은 가역적이므로, 작업자가 화살표 F1의 방향으로 맨드렐(20)을 당기면 장착 필러(1)로부터 맨드렐(20)을 분리시킬 수 있다는 것을 이해할 수 있다.

더욱, 도 1에 도시된 바와 같은 제1 실시예에서, 맨드렐(20)은 강성의 중심 코어(21)를 구비하고, 이 중심 코어(21)는 예를 들면 폴리스티렌 또는 가용성 재료로 제작된 신축성의 용해가능한 영역(22)에 고정된다.

이 신축성의 용해가능한 영역(22)은 팽창이 가능한 백(inflatable bag)(23)에 의해 피복된다.

제2 실시예(도시생략)에서 스파의 제작이 완료된 후에 제거될 수 있는 맨드렐을 사용하는 것이 필수적인 것은 아니다. 맨드렐이 저밀도의 재료(예, 발포체)로 제작된 경우에는 그 중량이 비교적 작으므로 제거하지 않고 남겨둘 수 있다. 이 경우, 맨드렐은 저밀도의 강성 코어만으로 이루어진다.

더욱, 본 발명의 방법의 단계 a) 중에 제1의 지지축(8)은 개구(1') 내에 배치됨으로써 장착 필러(1)에 고정된다.

유사하게, 제2의 지지축(10)은 맨드렐(20)의 강성의 코어(21)에 고정된다.

이들 지지축에 의해 장착 필러(1)와 맨드렐(20)을 포함한 조립체는 와인딩 섬유(winding fibers) 또는 브레이딩 섬유(braiding fibers)를 배열하기 위한 장치에 설치될 수 있다.

변형예로서, 제1 및 제2의 지지축은 장착 필러(1)와 맨드렐(20)을 관통하는 단일의 지지축의 양단부에 의해 형성할 수 있다.

단일 지지축은 또한 용해가능한 맨드렐(20)의 강성 코어의 역할을 할 수 있다.

도 2를 참조하면, 단계 a)의 후속단계인 단계 b) 중에, 섬유 배열 장치는 조립체의 둘레, 즉 장착 필러(1) 및 맨드렐(20)의 둘레에 섬유를 와인딩하는 것에 의해 블레이드의 루트(51)로부터 블레이드의 자유단부(52)에 근접하는 말단부(47)를 향해 연장하는 스파(40)가 제작된다.

그 결과 스파(40)는 일련의 섬유층들을 구비하게 되고, 이들 섬유층들은 장착 필러(1)를 블레이드의 루트(51)에 고착시킨다. 즉, 섬유층들은 장착 필러(1)를 둘러싼다.

그 결과, 스파(40)는 장착 필러(1)와 맨드렐(20)을 포함하는 조립체를 완전히 수용한다.

스파(40)의 상면, 저면, 전면, 후면, 및 단부(43, 44, 41, 42, 45)는 각각 장착 필러(1)의 상면, 저면, 전면, 후면, 및 좌측면(2, 3, 4, 5, 7)에 고정된다.

이러한 방식으로 장착 필러를 고정함으로써, 스파(40)에 의해 장착 필러는 양호하게 고정되는 것이 명백하다.

따라서 장착 필러에 의해 제공되는 블레이드의 고정용 부착부재(fastening attachment)는 스파(40)내에 완전히 합체된다.

섬유 배열 장치, 특히 장착 필러(1)와 맨드렐의 다양한 부분들 사이(예, 그의 상면(43)과 단부(45) 사이)의 형상에 의해 스파(4)에는 모서리(80)가 존재할 수 있다.

이들 모서리(80)는 섬유의 손상, 또는 섬유의 절단을 방지하기 위해 라운딩 가공되어 있다.

이 단계에서, 제1 및 제2의 지지축의 돌출부(8', 10')에도 섬유가 감겨진다.

더욱, 블레이드 루트(51)가 아닌 블레이드의 자유단부(52)를 향하는 측의 스파(40)의 단부(45)는 오목하게 형성된다.

단계 b)의 말기의 중간 단계 b') 중에 장착 필러(1) 및 섬유로 피복된 맨드렐(20)을 포함하는 조립체가 가열 몰드 내에 장입된다.

팽창이 가능한 백(23)을 가압하기 위해 제2의 지지축(10) 상에 가압수단이 설치된다.

제2의 지지축(10)은 가압 수단에 연결되는 팽창가능한 백의 부분이 슬라이드되는 개구를 구비할 수 있다.

단계 b) 중에 맨드렐 상에 배열된 섬유는 몰드에 대해 가압되어 성형된다.

그 결과 스파(40)를 중합시키는 단계가 개시된다. 경화 중에 용해가능한 영역(22)이 열에 의해 수축된다.

중화 단계의 말기에서 단계 c) 중에 작업자는 제1의 지지축(8)을 제거한 다음 제1의 지지축(8)의 돌출부(8')를 피복하고 있는 섬유를 절단한다

다음에, 팽창가능한 백(23)이 수축되고, 스파(40)의 말단부(47)가 절단된다.

용해가능한 영역(22)의 체적이 8 내지 10 배만큼 수축되었으므로 팽창가능한 백(23)은 스파(40)의 상면, 저면, 전면, 및 후면(43, 44, 41, 42)을 더 이상 가압하지 않게 된다. 따라서, 작업자는 맨드렐(20)을 분해하여 스파(40)의 외부로 꺼낼 수 있다.

따라서, 스파(40)는 블레이드의 자유단부(52)의 인접부에서 외측으로 개방된다.

마지막으로, 스파(40)는 장착 필러의 통공(9', 9")과 정합상태의 두 개의 통공(46', 46")을 얻기 위해 블레이드 루트의 인접부에서 천공된다.

장착 필러(1)에 사전에 천공할 필요없이 통공(9', 9")과 통공(46', 46")을 동시에 형성할 수 있다.

다음에 블레이드를 로우터의 허브에 체결하기 위한 핀을 스파(40)를 통해 삽입시킬 수 있다.

블레이드의 제작은 예를 들면 검증된 방법을 사용하여 외피 형태의 스파(40)를 설치하는 것만으로 완료될 수 있다.

따라서, 블레이드의 제작이 용이해진다는 것을 알 수 있다. 전술한 제작방법은 완전히 재현할 수 있으므로 동일한 블레이드의 제작이 가능하다.

더욱, 블레이드의 장착 필러는 스파(40)에 의해 둘러싸여 있고, 블레이드의 사용 중 탈락의 위험이 전혀 없다.

도 3을 참조하면, 장착 필러(1)와 맨드렐(20) 상에 배열된 섬유들은 적어도 하나의 적층체(30) 내의 연속층을 형성한다.

이 적층체의 제1 유형의 제1의 섬유층(31)은 블레이드의 종축선(AX)(즉, 예를 들면, 블레이드의 피치 변동축선)에 대해 제1의 각(A1)을 나타낸다.

상기 제1의 각은 15°내지 90°의 범위이다.

이 제1의 섬유층 상에는 블레이드의 종축선(AX)에 대해 제2의 각(A2)을 나타내는 제2 유형의 제2의 섬유층(32)이 적층되어 있고, 상기 제2의 각은 0° 내지 15°의 범위이다.

마지막으로, 제2의 섬유층 상에는 블레이드의 종축선(AX)에 대해 제3의 각(A3)을 나타내는 제3의 섬유층(33)이 적층되어 있고, 상기 제3의 각은 15° 내지 90°의 범위이다.

따라서 제2 유형의 섬유층(즉, 종축선(AX)에 대해 0° 내지 15° 범위의 각을 나타내는 섬유층)은 2개의 제1 유형의 섬유층(즉, 종축선(AX)에 대해 15° 내지 90° 범위의 각을 나타내는 섬유층) 들의 사이에 배치되어 있다.

도면에 도시되지 않은 변형예에서, 종축선(AX)에 대해 15° 내지 90° 범위의 각을 나타내는 제1 유형의 섬유층이 종축선(AX)에 대해 0° 내지 15° 범위의 각을 나타내는 제2 유형의 섬유층들의 사이에 개재된다.

더 일반적으로 말하면, 스파는 제1 유형의 섬유층과 제2 유형의 섬유층이 교대로 배치되어 구성된다.

더욱, 섬유층들은 더 높거나 더 낮은 밀도를 가질 수 있고, 블레이드의 강성 및 센터링 요건에 따라 블레이드의 스팬을 따르는 임의의 위치에서 중단될 수 있다.

따라서, 스파(40)는 로우터의 허브에 원심력, 플랩력(flapping force), 저항력(drag force), 및 비틀림력(twisting force)을 각각 전달한다.

원심력은 제2 유형의 종방향 섬유층에 가해지고, 이 종방향 섬유층는 화살표 F2를 따라 스파(40)의 단부(45) 상에 견인력을 가한다.

이 단부(45)는 원심력을 허브에 전달하기 위해 고정 핀을 압축함으로써 장착 필러(1) 상에 압력을 가한다.

제2 유형의 종방향 섬유층은 그럼에도 불구하고 작업자가 통공(46', 46")을 천공할 때 루트에서 절단된다. 그러나 의외로 그에 따른 강도의 손실은 원심력이 가해지는 것을 방지하기에 불충분하다.

유사하게, 플랩 력은 제2 유형의 섬유층에 의해 장착 필러를 통해 허브에 전달되고, 저항력 및 비틀림력은 제1 유형의 섬유층에 의해 전달된다.

당연히 본 발명은 다양한 실시예가 가능하다. 본 명세서에 다수의 실시예가 기재되었으나 가능한 실시예를 모두 기재하는 것은 불가능하다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 전술한 모든 수단은 본 발명의 범위 내에서 등가의 수단에 의해 치환될 수 있다.

예를 들면, 도면에는 스파(40)에 수직방향(즉, 중력에 실질적으로 평행한 방향)으로 배치되는 고정핀들을 수용하기 위해 수직방향의 통공을 구비되어 있는 것이 도시되어 있다.

그러나, 수평방향의 고정이 가능하도록 스파(40)의 전후면(41, 42) 및 장착 필러(1)의 전후면(4, 5)에 통공을 형성하는 것도 가능하다.

더욱, 제2의 지지축은 블레이드의 밸런스 장치에 고정시킬 수 있다. 따라서, 제2의 지지축이 예를 들면 단계 c)의 말기에 제거되면 밸런스 장치가 스파를 폐쇄시킨다.

도 1은 본 발명의 방법의 단계 a)를 설명하는 도식도이다.

도 2는 본 발명의 방법의 단계 b)를 설명하는 도식도이다.

도 3은 본 발명의 스택을 보여주는 도면이다.

Claims (16)

1. 회전익 항공기의 블레이드로서, 이 블레이드는 경질의 장착 필러(1) 및 상기 블레이드의 루트(51)로부터 자유단부(52)까지 상기 블레이드의 스팬을 따라 연장하는 스파(40)를 구비하고, 상기 장착 필러(1)는 상면, 저면, 전면, 후면, 좌측면 및 우측면(2, 3, 4, 5, 7, 6)을 구비하는, 회전익 항공기의 블레이드에 있어서,

   상기 스파(40)는 상기 장착 필러(1)를 상기 블레이드의 루트(51)에 고정하는 일련의 섬유층(31, 32, 33)을 포함하고, 상기 스파(40)는 상기 장착 필러(1)의 상면, 저면, 전면, 후면 및 좌측면(2, 3, 4, 5, 7)에 고정되는 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 블레이드.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스파(40)는 상기 장착 필러(1)의 상면, 저면, 전면, 후면, 및 좌측면(2, 3, 4, 5, 7)에 각각 고정된 상면, 저면, 전면, 후면, 및 단부(43, 44, 41, 42, 45)를 가지는 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 블레이드.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 스파(40)는 라운딩 가공된 모서리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 블레이드.
4. 제 2 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 단부(45)는 블레이드의 루트(51)로부터 먼쪽의 자유단부(52)를 향하여 오목한 측면을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 블레이드.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 스파(40)는 와인딩된 스파이며, 상기 일련의 섬유층들은 섬유층(31, 32, 33)의 적층체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 블레이드.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 일련의 섬유층은 종축선(AX)에 대해 각각 제1, 제2, 및 제3의 각(A1, A2, A3)을 나타내는 제1, 제2 및 제3의 섬유층(31, 32, 33)을 구비하는 적어도 하나의 적층체(30)를 포함하고, 상기 제1 및 제3의 각(A1, A3)은 0° 내지 15°의 범위이고, 상기 제2의 각(A2)은 0° 내지 15°의 범위인 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 블레이드.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 스파(40)는 블레이드의 자유단부(52)의 인접부에서 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 블레이드.
8. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 스파(40)와 장착 필러(1)는 고정핀을 삽입시킬 수 있는 적어도 하나의 통공(9', 9", 46', 46")을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전익 항공기의 블레이드.
9. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 따른 회전익 항공기의 블레이드를 제작하는 방법에 있어서, 상기 블레이드의 스파는

   a) 제1의 지지축(8)을 맨드렐(20)에 가역적으로 고정되는 블레이드의 경질의 장착 필러(1)에 고정시키는 단계;

   b) 상기 블레이드의 스파를 제작하기 위해 상기 장착 필러(1) 및 맨드렐(20)을 포함하는 조립체의 외주에 섬유를 배치하여, 상기 장착 필러(1)를 상기 블레이드의 루트(51)에 고정하는 일련의 섬유층(31, 32, 33)을 상기 스파(40)에 포함시키는 단계;

   c) 상기 스파가 중합된 후에 상기 제1의 지지축이 제거되는 단계를 연속적으로 수행하는 것에 의해 제작되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 단계 c) 중에 상기 맨드렐(20)을 제거하기 위해 스파(40), 즉 상기 장착 필러(1)로부터 먼쪽의 스파(40)의 말단부(47)가 절단되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 9 항에 있어서, 제1의 지지축(8)의 돌출부(8')는 단계 c)의 말기에 장착 필러(1)로부터 돌출되고, 제1의 지지축이 제거되고, 상기 돌출부(8')를 피복하고 있는 섬유는 절단되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 9 항에 있어서, 스파(40)가 블레이드를 로우터 허브에 고정하기 위한 적어도 하나의 핀을 삽입하기 위해 장착 필러(1)를 통해 천공되는 단계 d)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 단계 a)의 이전에 적어도 하나의 통공(9', 9")이 상기 단계 d)에서 형성된 통공(46', 46")과 정렬상태로 장착 필러에 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 9 항에 있어서, 맨드렐(20)은 팽창가능한 백(23)에 의해 피복된 용해가능한 영역(22)에 의해 둘러싸인 강성의 코어(21)를 구비하고, 단계 b)와 단계 c) 사이에 상기 용해가능한 영역(22)의 적어도 일부가 맨드렐(20)의 제거가 가능하도록 파괴되는 중간 단계 b')가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 9 항에 있어서, 단계 a) 중 상기 맨드렐(20)은 제2의 지지축(10)에 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 제1 및 제2의 지지축(8, 10)은 상호 고정되어 단일의 공통의 지지축을 구성하는 것을 특징으로 하는 방법.

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