專(zhuān)利名稱(chēng)：旋翼軛及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及旋翼飛機(jī)，特別是涉及一種用于將直升機(jī)葉片連接到桅桿上的軛。
背景技術(shù)：
旋翼飛機(jī)的主旋翼組件的每個(gè)葉片必須以具有多個(gè)自由度的方式連接到主支撐桅桿，通常是借助于旋翼軛。這樣的互聯(lián)結(jié)構(gòu)承受了兼具扭轉(zhuǎn)和離心性質(zhì)的高且反復(fù)的應(yīng)力，因此該互聯(lián)結(jié)構(gòu)是飛行器的一個(gè)極其重要的組件。每個(gè)葉片必須能夠繞其自身縱軸旋轉(zhuǎn)，以提供槳距調(diào)節(jié)。每個(gè)葉片也必須能夠在垂直于旋翼飛機(jī)的方向上擺動(dòng)，以適應(yīng)垂直負(fù)載。在一些實(shí)例中，每個(gè)葉片必須能夠在旋翼飛機(jī)內(nèi)部樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以提供超前-滯后控制。葉片固定到主支撐桅桿的方式使得旋翼飛機(jī)能夠在飛行中實(shí)現(xiàn)可控性和機(jī)動(dòng)性。各種類(lèi)型的旋翼軛已被使用，來(lái)實(shí)現(xiàn)旋翼飛機(jī)葉片和支撐桅桿之間的互聯(lián)。金屬 的旋翼軛具備如下缺點(diǎn)重量大、成本高、高維護(hù)需求以及低使用壽命。為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和降低成本，已經(jīng)存在許多嘗試以消除在聯(lián)軸器之中的一個(gè)或多個(gè)接合件。一些旋翼軛樞軸地固定到支撐桅桿，并具有平板結(jié)構(gòu)的特性且具有足夠的彈性來(lái)作為一種虛擬鉸鏈，從而能夠適應(yīng)葉片的擺動(dòng)。最近，玻璃纖維和其他復(fù)合材料已經(jīng)在旋翼飛機(jī)的旋翼系統(tǒng)組件的制造之中使用。相比于金屬鍛造加工，玻璃纖維和其他復(fù)合材料具有較佳的疲勞強(qiáng)度，從而具有較長(zhǎng)的使用壽命。另外，這種材料的使用能夠簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)及降低成本。參閱圖I和2，復(fù)合旋翼軛，例如旋翼軛101，通常固化形成在剛性封閉模型中，例如模型103，以形成旋翼軛的整體造型。在固化過(guò)程中，遇到的一個(gè)問(wèn)題是旋翼飛機(jī)旋翼軛的變形或旋翼軛中的纖維“呈波浪形”。由于未固化的旋翼軛被迫容納于型腔中，例如通過(guò)閉式壓模形成的型腔105，使得機(jī)械應(yīng)力可能產(chǎn)生于未固化的旋翼軛中。當(dāng)配置有纖維的樹(shù)脂基質(zhì)處于半液體或液體狀態(tài)時(shí)，在固化循環(huán)的某些部分中的纖維基本上不受約束。未固化的旋翼軛中包含的應(yīng)力通過(guò)樹(shù)脂基質(zhì)內(nèi)部的纖維的移動(dòng)或變形而解除。當(dāng)樹(shù)脂交聯(lián)于熱固復(fù)合材料，或當(dāng)樹(shù)脂冷卻于熱固復(fù)合材料時(shí)，纖維可能處于扭曲或呈波浪形的狀態(tài)?，F(xiàn)有技術(shù)中具有很多眾所周知的旋翼飛機(jī)的軛的設(shè)計(jì)，然而同時(shí)也具有相當(dāng)多的缺陷。


本申請(qǐng)?zhí)赜械男路f性特征在隨附的權(quán)利要求書(shū)中得以闡明。然而，結(jié)合附圖參考下述詳細(xì)說(shuō)明，將會(huì)更好地理解系統(tǒng)本身、優(yōu)選的使用方式以及其他的目的和優(yōu)點(diǎn)，其中參考數(shù)字中的最左邊的有效數(shù)字代表了各參考數(shù)字出現(xiàn)的首次附圖，其中圖I和2為程式化的剖視圖，其顯示了根據(jù)在先技術(shù)的用于旋翼飛機(jī)的復(fù)合旋翼軛的傳統(tǒng)的制造方法；圖3-5為程式化的剖視圖，其描述了根據(jù)本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施方式的復(fù)合模塑旋翼軛的制造方法；
圖6-8為程式化的剖視圖，其描述了根據(jù)本申請(qǐng)的可替換實(shí)施方式的復(fù)合模塑旋翼軛的制造方法；圖9為根據(jù)本申請(qǐng)的可替換實(shí)施方式的模塑旋翼軛的程式化的剖視圖；圖10為根據(jù)本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施方式的復(fù)合旋翼軛的俯視平面圖；圖11為旋翼轂的俯視平面圖，其包含有根據(jù)本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施方式的圖10中的
ー對(duì)復(fù)合旋翼軛。然而，本申請(qǐng)的系統(tǒng)還可能具有各種改變和替換形式，其具體實(shí)施方式
已經(jīng)通過(guò)附圖中的實(shí)例得以顯示，并詳細(xì)地在此描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解地是，具體的實(shí)施方式的描述
并不用于將本申請(qǐng)限制在公開(kāi)的具體形式，相反地是，其目的在于覆蓋由隨附的權(quán)利要求書(shū)所限定的本申請(qǐng)的精神和范圍之中的所有變型、等同物以及可替換物。
具體實(shí)施例方式本申請(qǐng)的系統(tǒng)描述了 ー種用于旋翼飛機(jī)的復(fù)合旋翼軛，該復(fù)合旋翼軛通過(guò)ー種封閉的型腔固化工具得以制造。優(yōu)選地是，該復(fù)合旋翼軛通過(guò)使用ー種自動(dòng)的纖維布置方法實(shí)現(xiàn)鋪設(shè)，同時(shí)也可以通過(guò)手動(dòng)方法實(shí)現(xiàn)鋪設(shè)。完成固化之后，固化的復(fù)合旋翼軛可被加工以增加任意期望的特性。本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式將在下文中詳細(xì)地描述。為了清楚起見(jiàn)，并未將實(shí)施方式的全部特征都在說(shuō)明書(shū)中描述。應(yīng)當(dāng)理解地是，在這種實(shí)際的實(shí)施方式的發(fā)展中，許多特定的實(shí)現(xiàn)形式的決策都會(huì)用于實(shí)現(xiàn)研發(fā)者的特定目的，例如兼容于系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束，所述實(shí)施方式將會(huì)從一種實(shí)現(xiàn)形式改變成另ー種實(shí)現(xiàn)形式。另外，應(yīng)當(dāng)理解地是，這種研發(fā)努力可能是復(fù)雜且耗時(shí)的，但仍然在獲益于本公開(kāi)文本的的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的常規(guī)技能之內(nèi)。正如此處所用的，如同隨附的附圖中描述的裝置，可參考各種組件之間的空間關(guān)系，以及各方向組件的空間方向。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員在完整地閱讀本申請(qǐng)之后所認(rèn)識(shí)的那樣，本文描述的設(shè)備、元件、裝置等可位于任何期望的方向。因此，由于本文描述的設(shè)備可朝向任何期望的方向，使用諸如“之上”、“之下”、“上部”、“下部”的術(shù)語(yǔ)以及其他類(lèi)似術(shù)語(yǔ)來(lái)描述不同組件之間的空間關(guān)系或描述這些組件的方位的空間朝向應(yīng)該分別被理解為描述組件之間的相對(duì)關(guān)系或這些組件的方位的空間朝向。參閱附圖中的圖3-5，示出了通過(guò)將多個(gè)未固化的低流動(dòng)性復(fù)合材料層503和一個(gè)高流動(dòng)性粘合劑層505放置到一個(gè)封閉的型腔工具507中，以制造旋翼軛901 (圖10中所示)的復(fù)合模塑旋翼軛501的ー種優(yōu)選實(shí)施方式。能夠注意到地是，型腔工具507的幾何構(gòu)型僅僅是由本申請(qǐng)考慮廣泛使用的封閉的型腔工具的幾何構(gòu)型的示范例。應(yīng)當(dāng)理解地是，工具509、510、511和512能夠分開(kāi)成為多個(gè)工具，或結(jié)合形成較少數(shù)量的工具部件。例如，側(cè)邊工具510和512可以整合到第二工具511中，從而形成一個(gè)整體的工具部件。優(yōu)選地是，封閉的型腔工具507具有剛性的第一工具509，剛性的第二工具511以及剛性的側(cè)邊工具510、512。然而，封閉的型腔工具507也可能具有半剛性的第一工具509，半剛性的第ニ工具511以及半剛性的側(cè)邊工具510、512，或者是半剛性和剛性工具509、511、510、512的任意組合。封閉的型腔工具507提供有公差和輪廓控制，使模塑的旋翼軛501的外表面順應(yīng)于封閉的型腔工具507的內(nèi)表面。封閉的型腔工具507也可以被稱(chēng)為“雙邊”工具，或者是由其他語(yǔ)言所描述的基本上圍繞模塑旋翼軛501的工具507。當(dāng)包括有低流動(dòng)性的復(fù)合材料503和高流動(dòng)性粘合劑505的預(yù)期數(shù)量的層(同時(shí)也可稱(chēng)之為“板層”)被放入工具507時(shí)，未固化的復(fù)合模塑旋翼軛501可形成期望的幾何形狀。低流動(dòng)性復(fù)合材料層可通過(guò)手動(dòng)鋪設(shè)，或者通過(guò)纖維布置機(jī)器513鋪設(shè)。高流動(dòng)性粘接劑505也可通過(guò)手動(dòng)鋪設(shè)，或者通過(guò)類(lèi)似于纖維布置機(jī)器513的機(jī)器鋪設(shè)。封閉的型腔工具507能夠?qū)⒛Ｋ苄碥?01壓縮到預(yù)期的厚度和幾何形狀。封閉的型腔工具507可包括臺(tái)階件515a和515b，以使得工具507中的第一工具509和第二工具511在模塑旋翼軛501被壓縮到預(yù)期的厚度時(shí)，停止對(duì)模塑旋翼軛501的壓縮。封閉的型腔工具507還可包括緊固孔517a和517b，以使得封閉的型腔工具507能夠在固化過(guò)程中或之后的任何時(shí)間中實(shí)現(xiàn)與鎖緊件521a、521b的鎖合。本申請(qǐng)考慮了用于模塑旋翼軛501的其他材料，優(yōu)選地是，未固化的低流動(dòng)性復(fù)合材料503包括配置在未固化的環(huán)氧基樹(shù)脂中的玻璃纖維(以預(yù)浸材料的形式)。低流動(dòng)性復(fù)合材料503的一個(gè)實(shí)例是由Hexcel Composites制造的HexPly 8552。對(duì)于本申請(qǐng)，術(shù)語(yǔ)“預(yù)浸材料”是浸潰在未固化的環(huán)氧基樹(shù)脂或粘合劑中的典型的纖維片材。未固化的低流動(dòng)性復(fù)合材料503能夠通過(guò)手動(dòng)或纖維放置機(jī)器切割成一定尺寸并放置到工具507中。當(dāng)缺少高流動(dòng)性粘合劑505時(shí)，低流動(dòng)性復(fù)合材料503可以是具有高粘性的任何復(fù)合材料，·以致于當(dāng)承受封閉的型腔工具507內(nèi)部的固化過(guò)程時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生波浪式變形?！安ɡ耸健笔菑?fù)合材料的纖維結(jié)構(gòu)中的皺褶，其嚴(yán)重地危害到復(fù)合部分的結(jié)構(gòu)完整性?！安ɡ耸健睍?huì)經(jīng)常產(chǎn)生在當(dāng)缺少高流動(dòng)性粘合劑505，低流動(dòng)性復(fù)合材料503被迫順應(yīng)封閉的型腔工具507的內(nèi)部表面，使得高粘度環(huán)氧基樹(shù)脂流動(dòng)或扭曲纖維時(shí)。扭曲纖維的彎曲或波浪形的完全固化使得纖維會(huì)長(zhǎng)久地固定在波浪形狀態(tài)。本申請(qǐng)的系統(tǒng)通過(guò)將未固化的低流動(dòng)性復(fù)合材料503層以及未固化的高流動(dòng)性粘合劑505層放入生產(chǎn)制造模塑旋翼軛501的結(jié)構(gòu)，至少能夠盡量阻止“波浪式”的變形。在可替換的實(shí)施方式中，多個(gè)高流動(dòng)性粘合劑505層也可以用于接合多個(gè)低流動(dòng)性復(fù)合材料503層，以形成模塑旋翼軛801 (如圖9所示)。未固化的高流動(dòng)性粘合劑505與低流動(dòng)性復(fù)合材料503的相接合使用，提供了具有低粘合性的材料，以使得在固化過(guò)程中能夠輕松地從工具507滲出，從而能夠防止低流動(dòng)性復(fù)合材料503形成波浪形。高流動(dòng)性粘合劑505的一個(gè)實(shí)例可以是由3M制造的AF163。優(yōu)選地是，處于非固化狀態(tài)的高流動(dòng)性粘合劑505可能是一種薄膜，也可能是一種糊狀物。高流動(dòng)性粘合劑505也可以與纖維或薄棉布結(jié)合使用，以便實(shí)現(xiàn)合適的力度和最終的厚度控制。圖4描述了在固化過(guò)程中的模塑旋翼軛501。封閉的型腔工具507被壓縮以去除任何空隙或氣泡，使得旋翼軛501能夠順應(yīng)兩個(gè)側(cè)部工具507的輪廓。第二工具511的機(jī)械臺(tái)階件515a、515b顯示為與第一工具509相接觸。臺(tái)階件515a、515b與第一工具509之間的接觸意味著已經(jīng)達(dá)到模塑旋翼軛501的預(yù)期的最終厚度。高流動(dòng)性粘合劑505的滲漏突出部519a、519b通過(guò)工具507的壓縮而產(chǎn)生。在固化過(guò)程中，高流動(dòng)性粘合劑505可部分地或全部地從模塑旋翼軛501、801中滲出，這取決于工具507的控制壓縮的參數(shù)。由于高流動(dòng)性粘合劑505相比于低流動(dòng)性復(fù)合材料503具有較低的粘性，因此高流動(dòng)性粘合劑505從工具507滲出，而不是低流動(dòng)性復(fù)合材料503。在一些實(shí)施方式中，高流動(dòng)性粘合劑505和低流動(dòng)性復(fù)合材料503之間的粘性差異可能并不大，這將會(huì)導(dǎo)致滲漏突出部519a、519b為高流動(dòng)性粘合劑505和低流動(dòng)性復(fù)合材料503的結(jié)合物。通過(guò)使用加熱、加壓和時(shí)間中的至少ー項(xiàng)條件，能夠?qū)崿F(xiàn)未固化模塑旋翼軛501的固化。在可替換的實(shí)施方式中，模塑旋翼軛501的固化可涉及將所述模塑旋翼軛501放入真空狀態(tài)。另一可替換的實(shí)施方式包括通過(guò)緊固件521a、521b耦接第一工具509和第二工具511，以允許未固化的模塑旋翼軛501放置在室溫環(huán)境下。變量的具體值，例如溫度、壓カ或時(shí)間，取決于用于形成模塑旋翼軛501的低流動(dòng)性復(fù)合材料503以及高流動(dòng)性粘合劑505的具體固化需求的最低限度。滲漏突出部519a、519b的位置可處于工具507上的任何處，能夠允許固化過(guò)程中的高流動(dòng)性粘合劑505的脫離或滲出；然而，優(yōu)選地是，滲漏突出部519a、519b位于工具507的頂側(cè)，以便于防止氣泡被弓I入模塑旋翼軛501。圖5描述了完成了固化循環(huán)的模塑旋翼軛501。滲漏突出部519a、519b通過(guò)外力從模塑旋翼軛501上移除，然后稍微打磨以去除鋭利的邊緣。由于高流動(dòng)性粘合劑在固化過(guò)程中部分地滲出，高流動(dòng)性粘合劑505層在厚度上有所減小。參閱附圖中的圖6-8，示出了通過(guò)將多個(gè)未固化的低流動(dòng)性復(fù)合材料層503和一 個(gè)高流動(dòng)性粘合劑層505放置到一個(gè)封閉的型腔工具607中，以制造旋翼軛901 (圖10中所示)的復(fù)合模塑旋翼軛601的一種可替換實(shí)施方式。能夠注意到地是，型腔工具607的幾何構(gòu)型僅僅是由本申請(qǐng)考慮廣泛使用的封閉的型腔工具的幾何構(gòu)型的示范例。優(yōu)選地是，封閉的型腔工具607具有剛性的第一工具609和剛性的第二工具611。然而，封閉的型腔工具607也可能具有半剛性的第一工具609，半剛性的第二工具611，或者是半剛性和剛性工具609、611的任意組合。應(yīng)當(dāng)理解地是，工具609、611可被分成多個(gè)工具，例如，第一エ具609可以形成為兩個(gè)単獨(dú)的工具。封閉的型腔工具607提供有公差和輪廓控制，使模塑的旋翼軛601的外表面順應(yīng)于封閉的型腔工具607的內(nèi)表面。封閉的型腔工具607也可以被稱(chēng)為“雙邊”工具，或者是由其他語(yǔ)言所描述的基本上圍繞模塑旋翼軛601的工具607。當(dāng)包括有低流動(dòng)性的復(fù)合材料503和高流動(dòng)性粘合劑505的預(yù)期數(shù)量的層(同時(shí)也可稱(chēng)之為“板層”)被放入工具607吋，固化后的復(fù)合模塑旋翼軛601可形成為預(yù)期的幾何形狀。低流動(dòng)性復(fù)合材料層可通過(guò)手動(dòng)鋪設(shè)，或者通過(guò)纖維布置機(jī)器513鋪設(shè)。高流動(dòng)性粘接劑層也可通過(guò)手動(dòng)鋪設(shè)，或者通過(guò)類(lèi)似于纖維布置機(jī)器513的機(jī)器鋪設(shè)。封閉的型腔工具607能夠?qū)⒛Ｋ苄碥?01壓縮到預(yù)期的厚度和幾何形狀。封閉的型腔工具607可包括臺(tái)階件615a和615b，以使得工具607中的第一工具609和第二工具611在模塑旋翼軛601被壓縮到預(yù)期的厚度時(shí)，停止對(duì)模塑旋翼軛601的壓縮。應(yīng)當(dāng)理解，臺(tái)階件615a和615b可選擇地整合到第二工具611上，或者臺(tái)階件615a和615b也可以是單獨(dú)的部件，以使得在模塑旋翼軛601被壓縮到預(yù)期的厚度時(shí)，維持配置以停止第一工具609和第二工具611的壓縮。本申請(qǐng)考慮了用于模塑旋翼軛601的其他材料，優(yōu)選地是，未固化的低流動(dòng)性復(fù)合材料503包括在未固化的環(huán)氧基樹(shù)脂中處理的玻璃纖維(以預(yù)浸材料的形式)。低流動(dòng)性復(fù)合材料503的一個(gè)實(shí)例是由Hexcel Composites制造的HexPly 8552。對(duì)于本申請(qǐng)，術(shù)語(yǔ)“預(yù)浸材料”是浸潰在未固化的環(huán)氧基樹(shù)脂或粘合劑中的典型的纖維片材。未固化的低流動(dòng)性復(fù)合材料503能夠通過(guò)手動(dòng)或纖維放置機(jī)器切割成一定尺寸并放置到工具607中。當(dāng)缺少高流動(dòng)性粘合劑505時(shí)，低流動(dòng)性復(fù)合材料503可以是具有高粘性的任何復(fù)合材料，以致于當(dāng)承受封閉的型腔工具607內(nèi)部的固化過(guò)程時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生波浪形。“波浪式”是復(fù)合材料的纖維結(jié)構(gòu)中的皺褶，其嚴(yán)重地危害到復(fù)合部分的結(jié)構(gòu)完整性。“波浪式”會(huì)經(jīng)常產(chǎn)生在當(dāng)缺少高流動(dòng)性粘合劑505，低流動(dòng)性復(fù)合材料503被迫順應(yīng)封閉的型腔工具607的內(nèi)部表面，使得高粘度環(huán)氧基樹(shù)脂流動(dòng)或扭曲纖維時(shí)。扭曲纖維的彎曲或波浪形的完全固化使得纖維會(huì)長(zhǎng)久地固定在波浪形狀態(tài)。優(yōu)選地是，封閉的型腔工具607不包括側(cè)邊工具或滲漏出口部分；而是工具607具有圍繞模塑旋翼軛601外周的用于容納吸收劑材料606a、606b的空間。吸收劑材料606a、606b的功能在于，在固化過(guò)程中當(dāng)高流動(dòng)性粘合劑505從模塑旋翼軛601中滲出時(shí)，至少能夠部分地吸收高流動(dòng)性粘合劑505，如下文所述。另外，還配置有真空袋604，以用于在固化過(guò)程中，通過(guò)真空泵602為模塑旋翼軛601抽成真空狀態(tài)。在固化過(guò)程中為模塑旋翼軛601抽真空的作用在于，幫助氣泡從模塑旋翼軛601中移除。雖然示出了真空袋604僅封裝模塑旋翼軛601，應(yīng)當(dāng)理解地是，在一些實(shí)施方式中，真空袋604也可以圍繞設(shè)置在第一工具609、第二工具611上或同時(shí)繞設(shè)在第一工具609和第二工具611上。應(yīng)當(dāng)理解地是，其他材料，例如可透氣的材料，也可與真空袋604結(jié)合使用，以為模塑旋翼軛601抽真空。 本申請(qǐng)的系統(tǒng)通過(guò)將未固化的低流動(dòng)性復(fù)合材料503以及未固化的高流動(dòng)性粘合劑505放入生產(chǎn)制造模塑旋翼軛601的結(jié)構(gòu)中，以至少能夠盡量阻止“波浪形”的變形。在可替換實(shí)施方式中，多個(gè)高流動(dòng)性粘合劑505層也可以用于接合多個(gè)低流動(dòng)性復(fù)合材料503層，以形成模塑旋翼軛801 (如圖9所示)。未固化的高流動(dòng)性粘合劑505與低流動(dòng)性復(fù)合材料503的相接合使用，提供了具有低粘合性的材料，以使得在固化過(guò)程中低粘合性的材料能夠輕松地從模塑旋翼軛601中滲出，從而能夠防止波浪式變形。高流動(dòng)性粘合劑505的一個(gè)實(shí)例可以是由3M制造的AF163。優(yōu)選地是，處于非固化狀態(tài)的高流動(dòng)性粘合劑505可能是一種薄膜，也可能是一種糊狀物。高流動(dòng)性粘合劑505也可以與纖維或薄棉布結(jié)合使用，以便實(shí)現(xiàn)合適的力度和最終的厚度控制。圖7描述了在固化過(guò)程中的模塑旋翼軛601。封閉的型腔工具607被壓縮以去除任何空隙或氣泡，使得旋翼軛601能夠順應(yīng)兩個(gè)側(cè)部工具的輪廓。第一工具609的機(jī)械臺(tái)階件615a、615b顯示為與第二工具611相接觸。臺(tái)階件615a、615b與第二工具611之間的接觸意味著已經(jīng)達(dá)到模塑旋翼軛601的預(yù)期的最終厚度。在固化過(guò)程中，高流動(dòng)性粘合劑505在工具607的壓縮和真空泵602的抽真空作用下被吸入吸收劑材料606a、606b。在固化過(guò)程中，高流動(dòng)性粘合劑505可部分地或全部地從模塑旋翼軛601、801中滲出，這取決于工具607的控制壓縮的參數(shù)。由于高流動(dòng)性粘合劑505相比于低流動(dòng)性復(fù)合材料503具有較低的粘性，因此高流動(dòng)性粘合劑505從工具507滲出，而不是低流動(dòng)性復(fù)合材料503。在一些實(shí)施方式中，高流動(dòng)性粘合劑505和低流動(dòng)性復(fù)合材料503之間的粘性差異可能并不大，這將會(huì)導(dǎo)致低流動(dòng)性復(fù)合材料503中的一小部分樹(shù)脂與高流動(dòng)性粘合劑505 —起被吸入吸收劑材料606a、606b。通過(guò)使用加熱、加壓和時(shí)間中的至少一項(xiàng)條件,能夠?qū)崿F(xiàn)未固化模塑旋翼軛501的固化。在可替換的實(shí)施方式中包括通過(guò)緊固件耦接的第一工具609和第二工具611，以允許未固化的模塑旋翼軛601侵透在室溫環(huán)境下。例如溫度、壓力或時(shí)間等變量的具體值取決于用于形成模塑旋翼軛601的低流動(dòng)性復(fù)合材料503以及高流動(dòng)性粘合劑505的具體固化需求的最低限度。圖8描述了完成了固化循環(huán)的模塑旋翼軛601。由于高流動(dòng)性粘合劑在固化過(guò)程中部分地滲出，高流動(dòng)性粘合劑505層在厚度上有所減小。
圖9描述了通過(guò)形成模塑旋翼軛501或601的方法形成的模塑旋翼軛801的可替換實(shí)施方式，只是使用了多個(gè)高流動(dòng)性粘合劑505層。多個(gè)高流動(dòng)性粘合劑505層使得更多量的高流動(dòng)性粘合劑505能夠?qū)崿F(xiàn)滲出。使用多個(gè)高流動(dòng)性粘合劑層505的益處具有多個(gè)原因，例如，能夠適應(yīng)模塑旋翼軛801的材料屬性，以及能夠允許工具507、607中的更大的輪廓變化。圖10描述了旋翼飛機(jī)旋翼軛901的優(yōu)選實(shí)施方式。優(yōu)選地是，旋翼軛901由模塑旋翼軛501制作而成，同時(shí)也可由模塑旋翼軛601或801制作而成。旋翼軛901示出了可通過(guò)使用機(jī)床，例如五軸機(jī)床，加工模塑旋翼軛501、601、801而得到的特征。這些特征包括內(nèi)部開(kāi)ロ 905a、905b、905c，外緣903，旋翼葉片連接孔907a、907b，及桅桿連接孔909a-909h，僅舉數(shù)例。當(dāng)完成所有機(jī)加工后，旋翼軛901得以成型。應(yīng)當(dāng)注意地是，在ー個(gè)實(shí)施方式中，模塑旋翼軛501、601、801的尺寸是較大的，例如其實(shí)際尺寸比旋翼軛901大很多，以便在加工過(guò)程提供用于移除的材料并形成外緣903 (如圖10所示)。另外，開(kāi)ロ 905a、905b,905c的尺寸也可以包含在模塑旋翼軛501、601、801中，然后在后續(xù)的機(jī)械加工中減小尺寸。
圖11描述了旋翼轂1001的優(yōu)選實(shí)施方式，該旋翼轂1001包含有ー對(duì)旋翼軛901，用于將旋翼軛901機(jī)械地耦接到桅桿1005上的連接件1003，以及用于分別將旋翼軛901機(jī)械地耦接到旋翼葉片1009a-1009d的固定件1007a-1007d。圖11中所描述的旋翼轂1001的構(gòu)型僅僅是本申請(qǐng)的旋翼轂1001的多種實(shí)施方式中的典型例。應(yīng)當(dāng)注意地是，本申請(qǐng)公開(kāi)的方法還能夠應(yīng)用于形成除了旋翼軛901或模塑旋翼軛501、601、801之外的其他復(fù)合結(jié)構(gòu)。在封閉的型腔工具內(nèi)進(jìn)行的壓縮過(guò)程中，例如封閉的型腔工具507、607，使用將會(huì)受到波浪形變或其他纖維扭曲影響的低流動(dòng)性復(fù)合材料503的任何復(fù)合結(jié)構(gòu)，將會(huì)得益于本申請(qǐng)所公開(kāi)的方法。復(fù)合結(jié)構(gòu)的實(shí)例包括但并不僅限于使用在飛行器、風(fēng)カ渦輪機(jī)、汽車(chē)、船舶等領(lǐng)域中的復(fù)合機(jī)構(gòu)的范疇。本申請(qǐng)的系統(tǒng)具有很大的優(yōu)點(diǎn)，包括(I)能夠在制造復(fù)合旋翼軛時(shí)使用雙邊エ具，而不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)化纖維的波浪式變形；(2)能夠在封閉的型腔工具內(nèi)的復(fù)合旋翼軛中使用堅(jiān)韌的低流動(dòng)性樹(shù)脂；以及(3)提供一種相比傳統(tǒng)的旋翼軛所需更少的合成制造時(shí)間、成本和努力的復(fù)合旋翼軛。本申請(qǐng)的系統(tǒng)所掲示的具體實(shí)施方式
可按照不同方式改變和操作，但對(duì)于知曉本申請(qǐng)所教導(dǎo)的益處的本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)屬于等同的方式。另外，除了下文中所描述的權(quán)利要求書(shū)，文中所掲示的構(gòu)造或設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)并沒(méi)有局限性。因此，顯然以上掲示的具體實(shí)施方式
可改變或改進(jìn)，并且這種改變都屬于本申請(qǐng)的范圍和精神的范疇。相應(yīng)地，本申請(qǐng)要求保護(hù)的范圍正如下文中的權(quán)利要求書(shū)所述。顯然具有明顯優(yōu)勢(shì)的方法已經(jīng)得以描述和闡明。雖然本申請(qǐng)的方法以有限數(shù)量的形式示出，但其并不僅限于這些形式，在不脫離本申請(qǐng)的精神的前提下，本申請(qǐng)可有多種改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種制造旋翼軛的方法，包括 在一封閉的型腔工具中制備模塑旋翼軛，包括 將未固化的低流動(dòng)性復(fù)合材料層和未固化的高流動(dòng)性粘合劑層放置到一制造未固化的模塑旋翼軛的結(jié)構(gòu)中； 將未固化的模塑旋翼軛基本上封裝在封閉的型腔工具中，其中封閉的型腔工具包括第一工具和第二工具； 將第一工具和第二工具壓緊在一起，以用于壓縮未固化的模塑旋翼軛；以及 固化該未固化的模塑旋翼軛。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括 加工模塑旋翼軛的至少一部分，以形成旋翼軛。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，未固化的模塑旋翼軛的固化過(guò)程包括應(yīng)用加熱、力口壓和時(shí)間條件中的至少一項(xiàng)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，未固化的模塑旋翼軛的固化過(guò)程還包括將第一工具與第二工具可釋放地耦接在一起，以允許模塑旋翼軛放置在室溫環(huán)境下。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，未固化的低流動(dòng)性復(fù)合材料層和未固化的高流動(dòng)性粘合劑層的放置過(guò)程中使用有自動(dòng)化的纖維放置機(jī)器。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，將第一工具和第二工具壓緊在一起，以便于壓縮未固化的模塑旋翼軛，使得未固化的高流動(dòng)性粘合劑的至少一部分滲出。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，未固化的高流動(dòng)性粘合劑包含多條纖維，以提供強(qiáng)度和最終厚度控制中的至少一種。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，未固化的低流動(dòng)性復(fù)合材料包括多條玻璃纖維。
9.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，第一工具和第二工具中的至少一種工具采用剛性結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，第一工具和第二工具中的至少一種工具采用半剛性結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，加工模塑旋翼軛的至少一部分用以形成旋翼軛包括加工固化的模塑旋翼軛以形成桅桿連接孔。
12.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，模塑旋翼軛的制備還包括 在密閉環(huán)繞模塑旋翼軛的真空袋中抽真空。
13.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，第一工具和第二工具的中的至少一種工具包括多個(gè)工具。
14.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，封閉的型腔工具還包括至少一個(gè)鄰近于模塑旋翼軛的外周的側(cè)邊工具。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，至少一個(gè)側(cè)邊工具，第一工具，及第二工具中的至少一個(gè)工具是半剛性工具。
16.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，封閉的型腔工具還包括至少一個(gè)用于控制模塑旋翼軛厚度的止停工具。
17.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，模塑旋翼軛的制備還包括 將吸收劑材料應(yīng)用在未固化的模塑旋翼軛的外周，用于吸收滲出的高流動(dòng)性粘合劑。
18.—種旋翼軛,包括 低流動(dòng)性復(fù)合材料層；以及 至少一高流動(dòng)性粘合劑層，鄰近于低流動(dòng)性復(fù)合材料層； 其中低流動(dòng)性復(fù)合材料層和高流動(dòng)性粘合劑層壓縮并固化于封閉的型腔工具。
19.如權(quán)利要求18所述的旋翼軛，其中，低流動(dòng)性復(fù)合材料層包括玻璃纖維。
20.如權(quán)利要求18所述的旋翼軛，其中，相比于低流動(dòng)性復(fù)合材料，高流動(dòng)性粘合劑具有較低的粘性，以便于在旋翼軛的固化過(guò)程中促使高流動(dòng)性粘合劑滲出，從而能夠阻止低流動(dòng)性復(fù)合材料的波浪式變形。
全文摘要
一種制造復(fù)合旋翼軛的方法，包括在一封閉的型腔工具中制備模塑旋翼軛，以及加工模塑旋翼軛的至少一部分，以形成旋翼軛。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，模塑旋翼軛的制備是通過(guò)應(yīng)用未固化的低流動(dòng)性復(fù)合材料層和未固化的高流動(dòng)性粘合劑層來(lái)完成的；將未固化模塑旋翼軛基本上封裝在封閉的型腔工具中；施加壓力以壓縮未固化的模塑旋翼軛；以及固化該未固化的模塑旋翼軛。在固化過(guò)程中，高流動(dòng)性粘合劑從模塑旋翼軛中滲出，從而能夠阻止因低流動(dòng)性復(fù)合材料移動(dòng)而造成的波浪式變形。
文檔編號(hào)B64C27/00GK102725196SQ200980161914
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者B·馬歇爾, F·B·斯坦, P·提斯代爾, T·坎貝爾 申請(qǐng)人:貝爾直升機(jī)泰克斯特龍公司