RU2058249C1 - Композиционная лопасть воздушного винта и способ ее изготовления - Google Patents
Композиционная лопасть воздушного винта и способ ее изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2058249C1 RU2058249C1 SU5043075A RU2058249C1 RU 2058249 C1 RU2058249 C1 RU 2058249C1 SU 5043075 A SU5043075 A SU 5043075A RU 2058249 C1 RU2058249 C1 RU 2058249C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- edges
- layers
- inserts
- liners
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к воздушным винтам изменяемого шага, используемым на летательных аппаратах, судах на воздушной подушке и т. д., и к способам их изготовления. Композиционная лопасть воздушного винта, содержащая армированный лонжерон с комлем, обшивку с вкладышами сердечника лопасти и вкладышами кромок с заполнителем из пенопласта. Новым в устройстве является то, что вкладыши кромок выполнены из пакетов стеклоткани и взаимодействуют со слоями обшивки лопасти, расположенными между вкладышами сердечника лопасти и вкладышами кромок лопасти. Внешние слои обшивки лопасти охватывают вкладыши кромок лопасти вместе с упругими кромочными эластомерными компенсационными валиками кромок. Вкладыш концевого пакета сопрягается с торцовыми элементами лопасти и охватывается слоями армированной обшивки лопасти. Способ изготовления композиционных лопастей воздушного винта заключается в предварительном изготовлении заготовки лопасти путем последовательного формования в пресс-форме лопасти. На технологической связи отдельно формуют вкладыши передней кромки задней кромки и вкладыши конца лопасти из стеклоткани. На заготовку лопасти с вкладышем конца лопасти укладывают со стороны рабочей поверхности и горбушки большую часть обшивки лопасти. Укладывают в лопастную пресс-форму несколько завершающих слоев стеклоткани, на которые помещают эластомерные компенсационные валики по стыкам пресс-формы. Вкладыш передней кромки и вкладыш задней кромки сопрягают с заготовкой лопасти, накрывают несколькими слоями стеклоткани, смыкают пресс-форму. 2 с. п. ф-лы, 7 ил.
Description
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к воздушным винтам изменяемого шага, используемым на летательных аппаратах, судах на воздушной подушке, аэросанях и т.д. и способам их изготовления, с различными стекло-, угле-, боронаполнителями и полимерным связующим.
Известна конструкция лопасти, винта, содержащая армирование под углом ±α 0-90о лонжерон с комлем, обшивку, вкладыши кромок и заполнитель из материала с пониженным удельным весом, типа пенопласта [1]
Недостаток указанного устройства состоит в том, что оно не обеспечивает повышение прочности лопасти при изготовлении высокоответственных изделий сложной аэродинамической формы и достаточно сложно при изготовлении.
Недостаток указанного устройства состоит в том, что оно не обеспечивает повышение прочности лопасти при изготовлении высокоответственных изделий сложной аэродинамической формы и достаточно сложно при изготовлении.
Известен способ изготовления лопастей воздушного винта летательного аппарата из композиционных материалов, основанный на послойной намотке слоев композиционного наполнителя с пропиткой под давлением, с последующей полимеризацией [2]
Недостаток указанного способа изготовления лопастей воздушного винта состоит в том, что он не обеспечивает повышение надежности лопасти в технологичности изготовления.
Недостаток указанного способа изготовления лопастей воздушного винта состоит в том, что он не обеспечивает повышение надежности лопасти в технологичности изготовления.
Известно наиболее близкое по технической сущности устройство и способ изготовления композиционных лопастей, заключающийся в формировании в пресс-формах лонжеронов, пера лопасти и вкладышей лопасти, кромок лопасти и послойной выкладки слоев армирующего наполнителя с образованием пакетов обшивки с последующей пропиткой связующим и полимеризацией [3]
Недостатки указанного устройства и способа изготовления:
недостаточная прочность лопасти, в частности по передним и задним кромкам при взаимно ортогональном нагружении;
недостаточная прочность лопасти при отсутствии вкладыша концевого пакета и упругих компенсационных валиков кромок;
недостаточная технологичность лопастей при известном упрочнении кромок лопасти (при уложении по кромкам жгутов);
недостаточная ремонтопригодность лопасти.
Недостатки указанного устройства и способа изготовления:
недостаточная прочность лопасти, в частности по передним и задним кромкам при взаимно ортогональном нагружении;
недостаточная прочность лопасти при отсутствии вкладыша концевого пакета и упругих компенсационных валиков кромок;
недостаточная технологичность лопастей при известном упрочнении кромок лопасти (при уложении по кромкам жгутов);
недостаточная ремонтопригодность лопасти.
Цель изобретения повышение прочности, надежности лопасти и технологичности сборки путем использования жертвенных кромок.
Указанная цель достигается тем, что вкладыши кромок выполнены из пакетов ткани и ограничены слоями обшивки лопасти, разделенными в зоне кромок на внутренние слои, расположенные между вкладышами сердечника и вкладышами кромок лопасти, и внешние слои, которые снабжены упругими кромочными эластомерными компенсационными валиками, контактирующими с вкладышами кромок. Вкладыш концевого пакета сопряжен с торцовыми элементами лопасти и охвачен слоями армированной обшивки лопасти. В пресс-форме лопасти формуют на технологической связи отдельно вкладыши кромок, а также концевого пакета из стеклоткани в пресс-форме лопасти. На заготовку лопасти с вкладышем концевого пакета укладывают со стороны рабочей поверхности и горбушки большую часть слоев обшивки. В пресс-форму лопасти также укладывают несколько завершающих внешних слоев обшивки, на которые помещают вкладыши передней и задней кромок и эластомерные компенсационные валики, образующие дополнительные жертвенные кромки, затем сопрягают с заготовкой лопасти и перед смыканием пресс-формы накрывают несколькими слоями стеклоткани.
Сопоставительный анализ с прототипом позволил выявить отличия в конструкции и способе изготовления композиционных лопастей воздушного винта.
В результате этого заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".
Анализ известных технических решений в исследуемой области, т.е. в области авиационной техники, в частности в устройствах и в способах изготовления лопастей воздушного винта из композиционных материалов, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом способе изготовления лопастей и признать заявляемое техническое решение соответствующим критерию "существенные отличия".
На фиг. 1 показан воздушный винт с композиционными лопастями; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 элементы лопасти, аксонометрия; на фиг. 4 вкладыши кромок с вкладышем концевого пакета; на фиг. 5 разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 пакет обшивки с угловым армированием; на фиг. 7 отформованная лопасть.
Композиционная лопасть 1 воздушного винта содержит армированный лонжерон 2 с комлем 3, многослойную армированную обшивку 4 с вкладышами 5 сердечника 6 лопасти, кромок 7 и концевого пакета 8 и заполнитель 9 из пенопласта. Вкладыши 10 кромок 7 выполнены из пакетов 11, ткани и ограничены слоями 12 обшивки 4 лопасти 1, разделенными в зоне кромок 7 на внутренние слои 13, расположенные между вкладышами 5 сердечника 6 и вкладышами 10 кромок 7 лопасти, и внешние слои 14, которые снабжены упругими кромочными эластомерными компенсационными валиками 15, контактирующими с вкладышами 10 кромок. Вкладыш концевого пакета 8 сопряжен с торцовыми элементами лопасти и охвачен слоями армированной обшивки 4 лопасти.
Способ изготовления композиционной лопасти 1 воздушного винта заключается в предварительном изготовлении заготовки лопасти путем последовательного формования в пресс-формах лонжеронов 2, передних и задних вкладышей 5 сердечника 6 и кромок 7 лопасти и концевого пакета 8, помещении заготовки лопасти между верхним и нижним пакетами 11 обшивки 4 лопасти, смыкании пресс-формы 16, полимеризации, установки вспомогательных элементов и проведении отделочных работ. В пресс-форме формуют на технологической связи отдельно вкладыши 10 кромок 7, а также концевого пакета 8 из стеклоткани в пресс-форме лопасти. После этого на заготовку лопасти с вкладышем концевого пакета 8 укладывают со стороны рабочей поверхности и горбушки большую часть слоев 13 обшивки 4. В пресс-форму лопасти также укладывают несколько завершающих внешних слоев 14 обшивки, на которые помещают вкладыши 10 передней и задней кромок 7 и эластомерные компенсационные валики 15, образующие дополнительные жертвенные кромки, а затем сопрягают с заготовкой лопасти и перед смыканием пресс-формы 16 накрывают несколькими слоями 14 стеклоткани. Пресс-форма имеет уплотнение 17.
Сборку лопасти производят следующим образом.
В пресс-форме 16 предварительно формуют на технологической связи из стеклоткани вкладыши 10 передних, задних кромок 7 лопастей и вкладыш концевого пакета 8. В пресс-форме сердечника лопасти, не показанной на чертежах, вспенивают вкладыши 5 лопасти, получают заготовку лопасти. Укладывают на заготовку лопасти со стороны рабочей поверхности и горбушки большую часть слоев обшивки 4, например шесть слоев стеклоткани, с использованием технологической связи, например сетки ажур пропитанной связующим. В пресс-форму 16 лопасти укладывают предварительно собранный пакет внешних слоев 14, например двух, обшивки 4 лопасти, помещают заготовку лопасти в пресс-форму 16 с вкладышами 10 передних и задних кромок 7, с эластомерными компенсационными валиками 15 кромок 7, накрывают, например, двумя слоями внешних слоев 14 стеклоткани, смыкают пресс-форму, пропитывают под давлением связующим, полимеризуют, проводят отделочные операции, устанавливают дополнительно элементы лопасти.
Использование при формовании эластомерных компенсационных валиков позволяет исключит перепрессовки и недопрессовки наполнителя по рабочим кромкам лопасти, что существенно увеличивает их прочность и точность геометрических размеров.
Применение вкладышей 10 передних и задних кромок на технологической связи из стеклоткани после пропитки лопасти связующим и полимеризации позволяет получить монолитные прочные кромки 7 лопасти. Кроме того, износ кромок, забоины и др. повреждения не влияют на уменьшение прочности, т.к. забоины или износ на величину вкладыша 10 кромок 7, не раскрывает оболочку 4, т.е. не снижает прочность лопасти.
Кромки 7 лопасти более ремонтопригодны, даже в полевых условиях. Прочность лопасти и ее долговечность возрастают при использовании вкладышей 8 концевого пакета, выполненного из стеклоткани.
Стеклотканевые вкладыши 10 кромок 7 лопасти 1 более просты в изготовлении и технологичны по сравнению со жгутами, имеющими определенную толщину и угол закручивания (армирования) нитей, а также пастообразным стеклоровингом, который укладывается по кромкам из пистолета со спецнасадкой на специально подготовленную поверхность кромок.
Работа лопасти происходит следующим образом.
На лопасть в полете действует центробежная сила, поперечные аэродинамические нагрузки, момент от инерционных и аэродинамических сил, скручивающий лопасть. В лопасти 1 и в лонжероне 2, главным образом от центробежной силы, в задней кромке возникают растягивающие напряжения, а в передней сжимающие.
Растягивающие и сжимающие напряжения возникают в кромках лопасти от поперечных аэродинамических сил, изгибающих лопасть, т.к. нейтральная ось сечения не проходит через кромки как обшивки лопасти, так и оболочки лонжерона. Поперечные силы приводят к появлению в сечениях, в том числе и на кромках лопастей касательных напряжений, действие которых усугубляется их концентрацией в острых углах сечения тонкостенной обшивки лопасти, состоящей из нескольких слоев стеклоткани, обычно 6-9.
Касательные напряжения создаются в обшивке лопасти, лонжероне и концентрируются во входящих углах сечения при воздействии на лопасть скручивающегося момента.
Все поперечные нагрузки и крутящий момент имеют динамическую составляющую, влияющую на выносливость и ресурс всей лопасти в целом. Стеклотканевые вкладыши 10 кромок, соприкасающиеся в пенопластовыми вкладышами 5 сердечника лопасти через шесть слоев обшивки 4, а внешние два слоя 14 обшивки лопасти охватывают вкладыши 10 лопасти вместе с упругими кромочными эластомерными компенсационными валиками 15 кромок, которые скреплены с армированным лонжероном 2, армированной ±α oобшивкой лопасти после полимеризации, становятся одним монолитом.
Все сказанное относится к концевым сечениЯм лопасти с вкладышем 8 из слоев стеклоткани, уложенной с определенным углом.
Жесткость кромок и концевых сечений лопасти на растяжение и воспринимаемая ими нагрузка регулируется изменением угла ±α o наклона армирующей составляющей обшивки лопасти по отношению к комлю лопасти.
Изготовление лопасти может производиться из следующих материалов: армирующий наполнитель ткани Т-25(ВМ)-78 ТУ6-11-380-76, связующее ВС2561С ТУ-685-25-278-80, материал с пониженным удельным весом пенопласт ПУ-107, инструкция ВИАМ ПИ 1.2.219-82, эластомерный компенсационный валик клей ВК-50 ТУК1-595-24-201-85.
Внедрение изобретения дает следующие преимущества:
большую прочность лопасти по передним и задним кромкам и концевым сечениям;
большую прочность лопасти при наличии вкладыша концевого пакета и вкладышей 10 кромок 7 (допустимо жертвенное повреждение);
большую технологичность лопасти при изготовлении за счет вкладышей 10 кромок 7 из стеклоткани с эластомерными компенсационными валиками по стыкам обшивки лопасти;
большую ремонтопригодность и живучесть лопасти и винта в целом.
большую прочность лопасти по передним и задним кромкам и концевым сечениям;
большую прочность лопасти при наличии вкладыша концевого пакета и вкладышей 10 кромок 7 (допустимо жертвенное повреждение);
большую технологичность лопасти при изготовлении за счет вкладышей 10 кромок 7 из стеклоткани с эластомерными компенсационными валиками по стыкам обшивки лопасти;
большую ремонтопригодность и живучесть лопасти и винта в целом.
Claims (2)
1. Композиционная лопасть воздушного винта, содержащая армированный лонжерон с комлем, многослойную армированную обшивку с вкладышами сердечника лопасти, кромок и концевого пакета и заполнитель из пенопласта, отличающаяся тем, что вкладыши кромок выполнены из пакетов ткани и ограничены слоями обшивки лопасти, разделенными в зоне кромок на внутренние слои, расположенные между вкладышами серчечника и вкладышами кромок лопасти, и внешние слои, которые снабжены упругими кромочными эластомерными компенсационными валиками, контактирующими с вкладышами кромок, а вкладыш концевого пакета сопряжен с торцевыми элементами лопасти и охвачен слоями армированной обшивки лопасти.
2. Способ изготовления композиционной лопасти воздушного винта, заключающийся в предварительном изготовлении заготовки лопасти путем последовательного формирования в пресс-формах лонжерона передних и задних вкладышей сердечника и кромок лопасти и концевого пакета, помещении заготовки лопасти между верхним и нижним пакетами обшивки лопасти, смыкании пресс-формы, полимеризации, установки вспомогательных элементов и проведения отделочных работ, отличающийся тем, что в пресс-форме лопасти формуют на технологической связи отдельно вкладыши кромок, а также концевого пакета из стеклоткани в пресс-форме лопасти, после чего на заготовку лопасти с вкладышем концевого пакета укладывают со стороны рабочей поверхности и горбушки большую часть слоев обшивки, в пресс-форму лопасти также укладывают несколько завершающих внешних слоев обшивки, на которые помещают вкладыши передней и задней кромок и эластомерные компенсационные валики, образующие дополнительные жертвенные кромки, а затем сопрягают с заготовкой лопасти и перед смыканием пресс-формы накрывают несколькими слоями стеклоткани.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5043075 RU2058249C1 (ru) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | Композиционная лопасть воздушного винта и способ ее изготовления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5043075 RU2058249C1 (ru) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | Композиционная лопасть воздушного винта и способ ее изготовления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2058249C1 true RU2058249C1 (ru) | 1996-04-20 |
Family
ID=21604670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5043075 RU2058249C1 (ru) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | Композиционная лопасть воздушного винта и способ ее изготовления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2058249C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2481670A1 (fr) | 2011-01-31 | 2012-08-01 | Eurocopter | Pale et procédé de fabrication de ladite pale |
| WO2015102521A1 (ru) * | 2013-12-30 | 2015-07-09 | Владимир Александрович МАТВЕЕВ | Безлонжеронная лопасть винта вертолёта из полимерных композиционных материалов и способ её изготовления |
| CN108757270A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-06 | 江苏新扬新材料股份有限公司 | 一体化成型复合材料桨叶结构 |
| CN112776371A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-05-11 | 惠阳航空螺旋桨有限责任公司 | 一种风洞叶片的制备方法 |
-
1992
- 1992-05-21 RU SU5043075 patent/RU2058249C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Патент Франции N 2617119, кл.B 64C 11/26, 1988. 2. Патент ФРГ N 3408363А1, кл.B 64C 11/26, 1984. 2. Патент США N 4626172, кл. 416-140, 1986. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2481670A1 (fr) | 2011-01-31 | 2012-08-01 | Eurocopter | Pale et procédé de fabrication de ladite pale |
| US9302764B2 (en) | 2011-01-31 | 2016-04-05 | Airbus Helicopters | Blade and method of fabricating said blade |
| WO2015102521A1 (ru) * | 2013-12-30 | 2015-07-09 | Владимир Александрович МАТВЕЕВ | Безлонжеронная лопасть винта вертолёта из полимерных композиционных материалов и способ её изготовления |
| CN108757270A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-06 | 江苏新扬新材料股份有限公司 | 一体化成型复合材料桨叶结构 |
| CN108757270B (zh) * | 2018-07-10 | 2024-01-09 | 江苏新扬新材料股份有限公司 | 一体化成型复合材料桨叶结构 |
| CN112776371A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-05-11 | 惠阳航空螺旋桨有限责任公司 | 一种风洞叶片的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100311562B1 (ko) | 헬리콥터로터블레이드용섬유보강복합익형및그의제조방법 | |
| KR100369691B1 (ko) | 외피층도포방법,주형조립체및컬판 | |
| CN101547786B (zh) | 复合结构 | |
| CN107867391B (zh) | 具有包括一体帽形翼梁的复合基部蒙皮的翼型体 | |
| US5392514A (en) | Method of manufacturing a composite blade with a reinforced leading edge | |
| US4806077A (en) | Composite material blade with twin longeron and twin box structure having laminated honeycomb sandwich coverings and a method of manufacturing same | |
| CN103507941B (zh) | 复合材料帽形加筋件、复合材料帽形加筋压力腹板及其制造方法 | |
| CN103072284B (zh) | 一种含增强筋的夹芯结构复合材料及其制造方法 | |
| US4565595A (en) | Method of making composite aircraft wing | |
| JP2555152B2 (ja) | 複合材料からなる翼およびその製造方法 | |
| US6245275B1 (en) | Method for fabricating composite structures | |
| US5639535A (en) | Composite interleaving for composite interfaces | |
| EP2109713B1 (en) | Wind turbine blade | |
| CA2606810C (en) | Method for the manufacturing of a hollow fiber reinforced structural member | |
| EP2440452B1 (en) | A structural longitudinal composite joint for aircraft structure | |
| EP3138769B1 (en) | Radius filler containing vertical ply stacks and thin plies | |
| CA1320712C (en) | Two-step composite joint | |
| JP2012523334A (ja) | 加熱重合レジンおよびエラストマーからなる複合材料部材 | |
| KR20110017843A (ko) | 복합재 스티프너와 그 제조방법 | |
| RU2058249C1 (ru) | Композиционная лопасть воздушного винта и способ ее изготовления | |
| EP1088754B1 (en) | Composite helicopter rotor yoke | |
| EP3536488A1 (en) | Preform figuring method and composite material shaping method | |
| EP3894190B1 (en) | Method of forming a wind turbine blade shear web flange section and a wind turbine blade shear web. | |
| US8708279B2 (en) | Composite structural member with progressive rigidity | |
| JP2011240925A5 (ru) |