專利名稱：無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉及其制作方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的復(fù)合材料旋翼槳葉是在旋翼槳葉成型模的上、下模腔鋪設(shè)蒙皮，旋翼槳葉的大梁在獨立的模具上用預(yù)浸帶鋪設(shè)預(yù)成型，或者是通過纏繞預(yù)成型。完成大量預(yù)成型后， 取出大梁組裝到鋪好蒙皮的旋翼槳葉成型模上，然后安放配重部件，然后鋪放泡沫芯或蜂窩芯，然后合模固化旋翼槳葉。完成旋翼槳葉固化后，取出旋翼槳葉，前緣做膠接前處理，在另外的專用模具上通過二次膠結(jié)的方式粘貼前緣包鐵。有的制作方法是將大梁在獨立的模具上鋪設(shè)預(yù)成型，然后固化成型，最后脫模組裝到已經(jīng)另外鋪設(shè)蒙皮的旋翼槳葉成型模具上進(jìn)行二次膠結(jié)固化成型。通過這些方法制造旋翼槳葉最大的缺陷是需要額外的成型模具或?qū)Ｓ娩伔旁O(shè)備，這增大了旋翼槳葉的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述不足之處提供一種無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉及其制作方法，使用一副模具制作無人直升機(jī)全復(fù)合材料旋翼槳葉。在旋翼槳葉成型模具下模腔鋪放上翼面蒙皮，同時在成型模具上模腔鋪設(shè)下翼面蒙皮；在鋪好上翼面蒙皮的下模腔內(nèi)安裝槳根襯套和預(yù)埋件，在下模腔內(nèi)鋪放C形大梁和前緣配重鉛條，鋪放預(yù)成型的泡沫芯、槳尖配重鉛塊組件和槳尖后緣配重管，合模，在熱壓機(jī)中加熱、加壓完成固化成型。本發(fā)明提出一種使用熱壓成型技術(shù)制作旋翼槳葉的具體方法，整個制作過程中盡量將成型模具數(shù)量減少為一副，從而減少旋翼槳葉制作過程中的模具成本。本發(fā)明無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉及其制作方法是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn) 無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉包括上翼面蒙皮、下翼面蒙皮、C形大梁上翼面部分、C
形大梁下翼面部分、前緣配重鉛條、槳根襯套、泡沫芯、槳尖配重鉛塊和槳尖后緣配重管，上翼面蒙皮和下翼面蒙皮閉合形成槳葉的外形，前緣配重鉛條放在槳葉翼型前緣，C形大梁上翼面部分和C形大梁下翼面部分組合成C形大梁，C形大梁緊貼前緣配重鉛條，C形大梁后緣部分由泡沫芯填充，為調(diào)動平衡，槳葉前段固化有槳尖配重鉛塊和槳尖后緣配重管，槳葉后段安裝有槳根襯套。一種無人直升機(jī)全復(fù)合材料旋翼槳葉制作方法如下
1、準(zhǔn)備準(zhǔn)備好前緣配重鉛條、槳尖后緣配重管、槳尖配重鉛塊；槳根襯套；修好槳葉填充泡沫芯，與理論尺寸相比外形誤差為士 1毫米。2、在上、下模腔鋪蒙皮，蒙皮按±45°鋪層，每層搭接為10-15毫米；每鋪一層，抽真空20分鐘，直至5層蒙皮鋪好。3、在鋪好蒙皮的下模鋪C型大梁帶，C型大梁帶纏繞在槳根襯套上，拉緊拉直，C型大梁的形狀由卡板測量，間隙不超過0.1毫米。4、安放填充泡沫芯、前緣配重鉛條、槳尖后緣配重管、槳尖配重鉛塊，位置誤差不超過0. 1毫米。5、在空隙處(附圖2)填上3232A/E6短切玻璃纖維預(yù)浸料和中溫發(fā)泡膠(SY-P9)的混合物，兩者的質(zhì)量比為9 :1，稱重，誤差為0. 5克。6、合模，上熱壓機(jī)，加壓至18. 7MPa,以2V /s的速度加熱到120°C 125°C，保溫 2 2. 5小時后，自熱冷卻到60°C 45°C左右，開模，即制成無人直升機(jī)全復(fù)合材料旋翼槳葉。所述無人直升機(jī)旋翼槳葉上、下翼面蒙皮由玻璃纖維預(yù)浸布鋪設(shè)而成，在旋翼槳葉成型模具上模模腔鋪設(shè)旋翼槳葉下翼面蒙皮，在旋翼槳葉成型模具下模模腔鋪設(shè)旋翼槳葉上翼面蒙皮。所述槳根襯套使用金屬材料制成，通過定位銷安置在鋪完上翼面蒙皮的下模模腔槳根襯套孔位置處。所述前緣配重鉛條根據(jù)旋翼槳葉截面翼型設(shè)計其截面形狀(附圖1所示，前緣配重鉛條4截面形狀與槳葉前緣翼面形狀相一致)，安置在旋翼槳葉成型模具下模腔最前緣。所述C形大梁上翼面部分由玻璃纖維預(yù)浸帶鋪設(shè)而成，鋪放在鋪完上翼面蒙皮的下模模腔，用截面卡板保證C形大梁形狀。所述泡沫芯由聚氨酯泡沫通過機(jī)械加工的方式成型，保證泡沫芯的外形精度，為增強(qiáng)泡沫與蒙皮的粘結(jié)強(qiáng)度，在泡沫外面包一層膠膜，鋪放在鋪完上翼面蒙皮和C形大梁上翼面部分的下模模腔內(nèi)。所述槳尖配重鉛塊由鉛鑄造成型，在其內(nèi)部預(yù)埋變矩線處配重管，安置在旋翼槳葉槳尖位置處。所述槳尖后緣配重管由金屬材料機(jī)械加工制成，安置在旋翼槳葉槳尖位置處。所述C形大梁下翼面部分由玻璃纖維預(yù)浸帶鋪設(shè)而成，鋪放在鋪完上翼面蒙皮、C 形大梁上翼面部分、泡沫芯、槳尖配重鉛塊的下模模腔內(nèi)，用截面卡板保證C形大梁形狀。所述旋翼槳葉所有組件鋪放完成后，合模，送入熱壓機(jī)內(nèi)加熱、加壓固化成型。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)緊湊，制作復(fù)合材料旋翼槳葉全過程只在一副成型模具上完成，有效地減少了模具數(shù)量，降低了復(fù)合材料旋翼槳葉的制造成本。制作的槳葉外形精度較好，能滿足氣動要求。槳葉制作一致性較高，配對的成功率較高。由于模壓成型，槳葉動力學(xué)特性較好，振動較小。


以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
圖1是本發(fā)明無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉翼型截面示意圖。圖2是本發(fā)明無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉內(nèi)部截面圖。圖3是本發(fā)明無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉合模前的截面示意圖。圖4是本發(fā)明無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉合模后的截面示意圖。圖中1.上翼面蒙皮，2. C形大梁上翼面部分，3.泡沫芯，4.前緣配重鉛條，5. C 形大梁下翼面部分，6.下翼面蒙皮，7.槳根襯套，8.槳尖配重鉛塊，9.槳尖后緣配重管， 10.成型模具上模，11.成型模具下模，12.空隙處。
具體實施例方式參照附圖1 4，無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉包括上翼面蒙皮1、下翼面蒙皮6， C形大梁上翼面部分2，C形大梁下翼面部分5，前緣配重鉛條4，槳根襯套7，泡沫芯3，槳尖配重鉛塊8和槳尖后緣配重管9。如附圖1和附圖2所示，上翼面蒙皮1和下翼面蒙皮6閉合形成槳葉的外形，前緣配重鉛條4放在槳葉翼型前緣，C形大梁上翼面部分2和C形大梁下翼面部分5組合成C形大梁，C形大梁緊貼前緣配重鉛條4，C形大梁后緣部分由泡沫芯 3填充，為調(diào)動平衡，槳葉前段固化有槳尖配重鉛塊8和槳尖后緣配重管9，槳葉后段安裝有槳根襯套7。圖1中泡沫芯3 —部分被C形大梁上翼面部分2和C形大梁下翼面部分5組成的 C形大梁包裹著，前緣配重鉛條4布置在C形大梁之前，所有內(nèi)部組件由上翼面蒙皮1和下
翼面蒙皮6包裹著。圖2中槳根襯套7右定位銷固定在成型模具上，C形大梁上翼面部分2和C形大梁下翼面部分5繞過槳根襯套7 —直延伸到槳尖處，槳尖配重鉛塊8布置在槳尖處，位于泡沫芯3內(nèi)部凹槽中。圖3所示上翼面蒙皮1鋪設(shè)在成型模具下模中，在其上分別鋪放C形大梁上翼面部分，前緣配重鉛條4，泡沫芯3，槳尖配重鉛塊(8)和槳尖后緣配重管9 (其中槳尖配重鉛塊8和槳尖后緣配重管9在圖3截面圖中不可見)，下翼面蒙皮1鋪設(shè)在成型模具上模中。圖4是將下翼面蒙皮6鋪放到泡沫芯3和C形大梁上，同時完成成型模合模。將合模后的模具送入熱壓機(jī)中，加熱，加壓至復(fù)合材料旋翼槳葉完成固化。一種無人直升機(jī)全復(fù)合材料旋翼槳葉制作方法如下
1、準(zhǔn)備準(zhǔn)備好配重鉛條、槳尖后緣配重管、槳尖配重鉛塊；槳根襯套；修好槳葉填充泡沫芯，與理論尺寸相比外形誤差為± 1毫米。2、在上、下模腔鋪蒙皮，蒙皮按± 45。鋪層，每層搭接為10-15毫米；每鋪一層，抽真空20分鐘，直至5層蒙皮鋪好。3、在鋪好蒙皮的下模鋪C型大梁帶，C型大梁帶纏繞在槳根襯套上，拉緊拉直，C型大梁的形狀由卡板測量，間隙不超過0.1毫米。4、安放填充泡沫芯、前緣配重鉛條、槳尖后緣配重管、槳尖配重鉛塊，位置誤差不超過0. 1毫米。5、在空隙處12(附圖2)填上3232A/E6短切玻璃纖維預(yù)浸料和中溫發(fā)泡膠(SY-P9) 的混合物，兩者的質(zhì)量比為9 :1，稱重，誤差為0. 5克。6、合模，上熱壓機(jī)，加壓固化成型，以2 V /s的速度加熱到120°C 125°C，保溫 2 2. 5小時后，固化成型壓力為18. 7MPa,自熱冷卻到60°C 45°C左右，開模，即制成無人直升機(jī)全復(fù)合材料旋翼槳葉。所述上翼面蒙皮6和下翼面蒙皮1由玻璃纖維預(yù)浸布鋪設(shè)而成，在旋翼槳葉成型模具上模模腔鋪設(shè)旋翼槳葉下翼面蒙皮6，在旋翼槳葉成型模具下模模腔鋪設(shè)旋翼槳葉上翼面蒙皮1。所述槳根襯套7采用金屬材料制成，通過定位銷安置在鋪完上翼面蒙皮的下模模腔槳根襯套孔位置處。
所述前緣配重鉛條4根據(jù)旋翼槳葉截面翼型設(shè)計其截面形狀(附圖1所示，前緣配重鉛條4截面形狀與槳葉前緣翼面形狀相一致)，安置在旋翼槳葉成型模具下模腔最前緣。所述C形大梁上翼面部分2由玻璃纖維預(yù)浸帶鋪設(shè)而成，鋪放在鋪完上翼面蒙皮的下模模腔，用截面卡板保證C形大梁形狀。所述泡沫芯3由聚氨酯泡沫通過機(jī)械加工的方式成型，保證泡沫芯的外形精度， 為增強(qiáng)泡沫與蒙皮的粘結(jié)強(qiáng)度，在泡沫外面包一層膠膜，鋪放在鋪完上翼面蒙皮和C形大梁上翼面部分的下模模腔內(nèi)。所述槳尖配重鉛塊8由鉛鑄造成型，在其內(nèi)部預(yù)埋變矩線處配重管，安置在旋翼槳葉槳尖位置處。所述槳尖后緣配重管9由金屬材料機(jī)械加工制成，安置在旋翼槳葉槳尖位置處。所述C形大梁下翼面部分由玻璃纖維預(yù)浸帶鋪設(shè)而成，鋪放在鋪完上翼面蒙皮、C 形大梁上翼面部分、泡沫芯、槳尖配重鉛塊的下模模腔內(nèi)，用截面卡板保證C形大梁形狀。所述旋翼槳葉所有組件鋪放完成后，合模，送入熱壓機(jī)內(nèi)加熱、加壓固化成型。
權(quán)利要求
1.一種無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉，其特征在于包括上翼面蒙皮、下翼面蒙皮、C 形大梁上翼面部分、C形大梁下翼面部分、前緣配重鉛條、槳根襯套、泡沫芯、槳尖配重鉛塊和槳尖后緣配重管；上翼面蒙皮和下翼面蒙皮閉合形成槳葉的外形，前緣配重鉛條放在槳葉翼型前緣，C形大梁上翼面部分和C形大梁下翼面部分組合成C形大梁，C形大梁緊貼前緣配重鉛條，C形大梁后緣部分由泡沫芯填充，槳葉前段固化有槳尖配重鉛塊和槳尖后緣配重管，槳葉后段安裝有槳根襯套。
2.權(quán)利要求1所述的一種無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉的制作方法，如下(1)準(zhǔn)備準(zhǔn)備好前緣配重鉛條、槳尖后緣配重管、槳尖配重鉛塊和槳根襯套；修好槳葉填充泡沫芯，與理論尺寸相比外形誤差為±1毫米；(2)在上、下模腔分別鋪上翼面蒙皮和下翼面蒙皮，上翼面蒙皮和下翼面蒙皮按±45° 鋪層，每層搭接為10-15毫米；每鋪一層，抽真空20分鐘，直至5層上翼面蒙皮和下翼面蒙皮鋪好；(3)在鋪好下翼面蒙皮的下模鋪C型大梁帶，C型大梁帶纏繞在槳根襯套上，拉緊拉直， C型大梁的形狀由卡板測量，間隙不超過0. 1毫米；(4)安放填充泡沫芯、前緣配重鉛條、槳尖后緣配重管和槳尖配重鉛塊，位置誤差不超過0. 1毫米；(5)在空隙處填上3232A/E6短切玻璃纖維預(yù)浸料和中溫發(fā)泡膠的混合物，兩者的質(zhì)量比為9:1，稱重誤差為0.5克；(6)合模，上熱壓機(jī)，加壓固化成型，以2°C/s的速度加熱到120°C 125°C，保溫2 2. 5小時后，固化成型壓力為18. 7MPa,自熱冷卻到60°C 45°C左右，開模，即制成無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉的制作方法，其特征在于所述上翼面蒙皮和下翼面蒙皮由玻璃纖維預(yù)浸布鋪設(shè)而成，在旋翼槳葉成型模具上模模腔鋪設(shè)旋翼槳葉下翼面蒙皮，在旋翼槳葉成型模具下模模腔鋪設(shè)旋翼槳葉上翼面蒙皮。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉的制作方法，其特征在于所述槳根襯套采用金屬材料制成，通過定位銷安置在鋪完上翼面蒙皮的下模模腔槳根襯套孔位置處。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉的制作方法，其特征在于所述前緣配重鉛條根據(jù)旋翼槳葉截面翼型設(shè)置其截面形狀，前緣配重鉛條截面形狀與槳葉前緣翼面形狀相一致，安置在旋翼槳葉成型模具下模腔最前緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉的制作方法，其特征在于所述C形大梁上翼面部分由玻璃纖維預(yù)浸帶鋪設(shè)而成，鋪放在鋪完上翼面蒙皮的下模模腔， 用截面卡板保證C形大梁形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無人直升機(jī)全復(fù)合材料旋翼槳葉的制作方法，其特征在于 所述泡沫芯由聚氨酯泡沫通過機(jī)械加工的方式成型，保證泡沫芯的外形精度，為增強(qiáng)泡沫與蒙皮的粘結(jié)強(qiáng)度，在泡沫外面包一層膠膜，鋪放在鋪完上翼面蒙皮和C形大梁上翼面部分的下模模腔內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無人直升機(jī)全復(fù)合材料旋翼槳葉的制作方法，其特征在于所述槳尖配重鉛塊由鉛鑄造成型，在其內(nèi)部預(yù)埋變矩線處配重管，安置在旋翼槳葉槳尖位置處。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無人直升機(jī)全復(fù)合材料旋翼槳葉的制作方法，其特征在于 所述槳尖后緣配重管由金屬材料加工制成，安置在旋翼槳葉槳尖位置處。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無人直升機(jī)全復(fù)合材料旋翼槳葉的制作方法，其特征在于 所述C形大梁下翼面部分由玻璃纖維預(yù)浸帶鋪設(shè)而成，鋪放在鋪完上翼面蒙皮、C形大梁上翼面部分、泡沫芯、槳尖配重鉛塊的下模模腔內(nèi)，用截面卡板保證C形大梁形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無人直升機(jī)復(fù)合材料旋翼槳葉及其制作方法。包括上翼面蒙皮、下翼面蒙皮、C形大梁上翼面部分、C形大梁下翼面部分、前緣配重鉛條、槳根襯套、泡沫芯、槳尖配重鉛塊和配重管；上翼面蒙皮和下翼面蒙皮閉合形成槳葉的外形，前緣配重鉛條放在槳葉翼型前緣，C形大梁上翼面部分和C形大梁下翼面部分組合成C形大梁，C形大梁緊貼前緣配重鉛條，C形大梁后緣部分由泡沫芯填充，為調(diào)動平衡，槳葉前段固化有槳尖配重鉛塊和槳尖后緣配重管，槳葉后段安裝有槳根襯套。
文檔編號B29C51/02GK102490899SQ20111041518
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者周福亮, 姜年朝, 宋軍, 尚其龍, 張志清, 張遜, 戴勇, 焦志文 申請人:中國人民解放軍總參謀部第六十研究所