專利名稱：翼型結(jié)構(gòu)的成型方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及，組合連接如直升飛機(jī)旋翼等的翼型結(jié)構(gòu)的方法和裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代機(jī)翼部件，象直升飛機(jī)旋翼、襟翼和副翼等，包括有內(nèi)部構(gòu)件，例如旋翼梁的結(jié)構(gòu)支撐構(gòu)件，機(jī)翼成形蜂窩結(jié)構(gòu)構(gòu)件等。這些機(jī)翼部件包括形成機(jī)翼外皮的外包殼，而且一般是由浸漬了樹(shù)脂基體(通常為環(huán)氧樹(shù)脂)的數(shù)層玻璃纖維或石墨制成，此浸漬過(guò)程在工業(yè)上稱之為“預(yù)浸處理”.機(jī)翼內(nèi)部構(gòu)件預(yù)先組裝然后定位在一模制組件中，此模制組件將外包殼固定粘結(jié)到機(jī)翼內(nèi)構(gòu)件上。模制組件包括相互配合的兩個(gè)半模其中之一是鋼體模件，它有與希望的機(jī)翼上或下表面形狀一致的內(nèi)腔；和一互補(bǔ)的均衡壓力用覆蓋板件，它的內(nèi)腔與希望的機(jī)翼下或上表面形狀一致。鋼模用在輪廓最嚴(yán)格的機(jī)翼部位，這往往是上翼面。
在形成象直升飛機(jī)構(gòu)件這樣的復(fù)合材料產(chǎn)品的最新進(jìn)展，介紹了各種形狀結(jié)構(gòu)模制組件的應(yīng)用，這些模制組件包括一般由鋼制成的剛性模件和相配的柔性的均衡壓力用覆蓋板件，以便改進(jìn)模制操作。1991，12，10授與A.C.Dublinski等的美國(guó)專利5,071,338，1992，2，11授與R.J.Sjmkulak等的美國(guó)專利5,087,187和1992，10，6授與P.B.Leoni等的美國(guó)專利5,152,949均介紹用具有剛性模件和互補(bǔ)的柔性均衡壓力用覆蓋板件的模制組件形成模制復(fù)合材料產(chǎn)品的方法和工具。該柔性均衡壓力用覆蓋板件是被建議用于成形被制造產(chǎn)品的復(fù)雜的細(xì)節(jié)部分(專利5,071,338)；并也用于改善模制產(chǎn)品固化后從該模制產(chǎn)品上將模制構(gòu)件剝除的容易程度(專利5,152,949)。上述每一專利中介紹的模制產(chǎn)品均是飛機(jī)構(gòu)件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及使用模制組件組裝飛機(jī)等如直升飛機(jī)的旋翼的機(jī)翼外包殼和機(jī)翼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)件。本發(fā)明的模制組件包括一剛性模體，該模體最好是鋼制的，具有限定機(jī)翼上表面形狀的空腔。模制組件還包括一互補(bǔ)的均衡壓力用覆蓋板，它有一限定機(jī)翼下表面形狀的內(nèi)空腔。均衡壓力用覆蓋板具有在該板全長(zhǎng)上基本是剛性的前緣部，和一基本上是柔性的相對(duì)的后緣部。均衡壓力用覆蓋板也包括一中間連接該板前緣部和后緣部，剛度減弱的中間部。
均衡壓力用覆蓋板的基本剛性的前緣部，強(qiáng)制使機(jī)翼的前緣與圍繞機(jī)翼梁和其他內(nèi)部構(gòu)件周圍的相對(duì)精密預(yù)定形狀一致，提供產(chǎn)生精密機(jī)翼表面的能力。同時(shí)，均衡壓力用覆蓋板的柔性后緣部，容納所有在容限范圍內(nèi)翼梁的蜂窩狀芯后部加工中產(chǎn)生的尺寸變異，同時(shí)又沿機(jī)翼后部保持均勻的壓力。
均衡壓力用覆蓋板最好由預(yù)浸漬的玻璃纖維或石墨復(fù)合材料布層疊合而成。該布層用諸如可經(jīng)受固化溫度的環(huán)氧樹(shù)脂等樹(shù)脂預(yù)浸漬，彼此層狀粘結(jié)形成此所述的覆蓋板。均衡壓力用覆蓋板的剛性前緣部最好比柔性后緣部具有較多數(shù)目的預(yù)浸處理復(fù)合材料層數(shù)，以便覆蓋板的每一部分達(dá)到所要的剛度。覆蓋板各邊緣部相對(duì)的剛度和柔性直接與貼敷與粘結(jié)到機(jī)翼結(jié)構(gòu)上玻璃纖維包殼剛度相關(guān)。該覆蓋板的柔性邊緣部最好比機(jī)翼包殼剛度約大6倍。覆蓋板剛性端部應(yīng)至少具有柔性邊緣部?jī)杀兜膭偠取?br> 因此本發(fā)明的目的是提供一種組裝粘合機(jī)翼結(jié)構(gòu)的方法和裝置，使前緣被模制成精密的機(jī)翼形狀，而后緣柔性地連接到蜂窩芯上。前緣部?jī)?nèi)部組件，通過(guò)改變粘結(jié)厚度可調(diào)整成精密的形狀。后緣形狀順從于芯部輪廓，有均勻粘結(jié)厚度。
本發(fā)明的另一目的是提供一種有如此特征的方法和裝置，即，在機(jī)翼構(gòu)件包殼的前緣嚴(yán)格地被機(jī)翼其余部分所限制，產(chǎn)生機(jī)翼的精密前緣形狀。
本發(fā)明的還一目的是提供具有如此特征的方法和裝置，即，機(jī)翼包殼后緣柔順地貼在芯部，在機(jī)翼整個(gè)后緣上壓力是均勻的。
本發(fā)明的再一目的是提供具有如此特征的方法和裝置，即，對(duì)處于前緣和后緣處的機(jī)翼剩余部分的外殼的限制程度，直接與機(jī)翼包殼的剛度和內(nèi)部結(jié)構(gòu)相關(guān)。
結(jié)合附圖的以下詳細(xì)的實(shí)施例的介紹可使本發(fā)明這些和其他目的變得更易明了，其中附圖是


圖1是機(jī)翼組件示意剖面圖，它包括貼敷到機(jī)翼內(nèi)結(jié)構(gòu)上的外包殼；圖2是根據(jù)本發(fā)明形成的裝置的示意剖面圖；圖3是圖2裝置頂視圖。
最佳實(shí)施例現(xiàn)參看附圖，圖1示出一典型直升機(jī)旋翼結(jié)構(gòu)，它通常用數(shù)碼2表示。旋翼有通常用數(shù)碼4表示的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括翼梁6，它是主要的支撐件，一般由金屬或復(fù)合材料形成；蜂窩狀芯零件8；和還可能有調(diào)諧重量、防冰系統(tǒng)等(細(xì)節(jié)未示出)，旋翼有玻璃纖維預(yù)浸處理外殼10，為了說(shuō)明，在圖中示出的外殼10是具有兩層重疊玻璃纖維層組件12和14的雙層包殼。旋翼2的前緣通常用數(shù)碼16表示，后緣通常用18表示。
現(xiàn)參看附圖2和3，圖中示出將包殼10施加到旋翼2的內(nèi)部構(gòu)件4的本發(fā)明模制組件大體的示意圖，該模制組件用數(shù)碼20表示。模制組件20包括兩個(gè)構(gòu)件，一個(gè)是剛性模體22，最好是由鋼制造的；另一個(gè)是均衡壓力用覆蓋板(caul plate)24，該板最好由預(yù)浸漬玻璃纖維層26疊合層制成。根據(jù)所希望的旋翼包殼外表面形狀形成模體22和均衡壓力覆蓋板24的內(nèi)表面28和30。很明顯，旋翼玻璃纖維包殼片層施加到內(nèi)部翼片構(gòu)件上，將其包住，該組合的組件置位于模腔中。在均衡壓力覆蓋板上施加真空或正壓力。應(yīng)用粘合劑一般是可以提高溫度進(jìn)行固化。翼梁的位置用數(shù)碼6表示，在剖視中用虛線示出。
均衡壓力覆蓋板24是由多層玻璃纖維或石墨預(yù)浸處理層26形成，包括厚的前緣部分34，它覆蓋旋翼組件2的前緣部16；較薄的后緣部36，覆蓋旋翼后緣部18；和一中間部分38，其中，均衡壓力覆蓋板24的厚度由旋翼2的前緣部16到后緣部18逐漸減小。形成較厚和較薄均衡壓力覆蓋板24邊緣部34和36的優(yōu)選辦法是逐漸減少通過(guò)均衡壓力覆蓋板中間部38的形成該板24的復(fù)合層26的數(shù)量。從而，例如形成均衡壓力覆蓋板部分34的復(fù)合層26是7層，則形成該板部分36的復(fù)合層26可以是3層。形成均衡壓力覆蓋板24每一部分的復(fù)合層的數(shù)目，如本文所指明的，是由旋翼2上玻璃纖維包殼10所要達(dá)到的剛度決定的。
均衡壓力覆蓋板各部34、38和36的邊界是由下述確定的。在模腔32內(nèi)的機(jī)翼梁6的位置決定著均衡壓力覆蓋板部分34、36和38的邊界。翼梁6包封并限定與翼片2順漿軸線相應(yīng)的漿葉俯仰軸線44。通過(guò)俯仰軸線44和翼片2后端18并基本上將翼片的前緣部16平分的線46名為“弦線”。與弦線46垂直并通過(guò)俯仰軸線44延伸的線48，在均衡壓力覆蓋板24的外表面上限定均衡壓力覆蓋板24的厚邊緣部34一端，并限定該板厚度逐漸減薄的中間部的38的開(kāi)始點(diǎn)。與線48相平行與翼梁6的后邊緣相切的線50確定出均衡壓力覆蓋板24的外表面上中間部38的端部，并確定薄的柔性均衡壓力覆蓋板部分36的開(kāi)始點(diǎn)，均衡壓力覆蓋板部分36延伸到均衡壓力覆蓋板的后部邊緣。均衡壓力覆蓋板24的部分34的表面30確定旋翼2前緣16的輪廓，通過(guò)使覆蓋板24具有剛性基本硬固的部分34；便會(huì)使在均衡壓力覆蓋板部分34之下的外殼10的部分形成在旋翼2前緣部上比較精密的可很好地控制的預(yù)定形狀。同時(shí)，通過(guò)使均衡壓力覆蓋板24具有能變形的柔性后緣部分36，在均衡壓力覆蓋板部分36之下的外殼10便可變形地貼到內(nèi)部的后邊緣翼片構(gòu)件上，允許有尺寸變異同時(shí)沿翼片外殼后緣部分保持均勻的壓力。如圖3所示，由于均衡壓力覆蓋板24的部分34和36延伸在該板24的整個(gè)寬度W上，所以從翼片2的根端部到尖端部都存在這樣的成形條件。這樣形成的翼片會(huì)有從翼片的根到尖每邊緣部分基本均勻的外殼。
易于明了，本發(fā)明的成形組件和方法會(huì)使機(jī)翼具有嚴(yán)密控制的前緣部形狀，同時(shí)又允許在機(jī)翼后緣部分內(nèi)部構(gòu)件的尺寸變異。該機(jī)翼成形模制組件包括具有基本上剛性前緣部分和一柔性后緣部分的均衡壓力覆蓋板，當(dāng)翼面成形時(shí)，該板提供了所希望的控制和撓性。這均衡壓力覆蓋板的剛性和柔性程度直接與在機(jī)翼上貼的外殼的所需剛度有關(guān)。
鑒于不偏離本發(fā)明的精神可對(duì)本公開(kāi)的實(shí)施例加以變化和修改，故除后附的權(quán)利要求外，不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種將外包殼貼敷到機(jī)翼上的方法，該機(jī)翼具有弦線、俯仰軸線、前緣部和后緣部，上述方法包括以下步驟a)向機(jī)翼前緣部的所述包殼層施加一均勻的基本剛性的壓力，使在該機(jī)翼前緣部上的所述包殼具有高度控制的弦線；b)同時(shí)向機(jī)翼后緣部的所述包殼層施加一均勻柔性壓力，使得沿機(jī)翼的后緣的包殼上形成均勻壓力，即使機(jī)翼內(nèi)構(gòu)件尺寸變異，也可操縱此壓力使得所述包殼層與所述后緣部分一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述剛性壓力被施加到機(jī)翼一區(qū)域所述包殼層上，該區(qū)域位于通過(guò)俯仰軸線并與所述弦線垂直的直線一側(cè)的前緣部。
3.一種將外包殼層貼敷到機(jī)翼上的模制組件，該翼面有弦線、俯仰軸線、前緣部和后緣部，所述模制組件包括a)模具主體，該主體有限定該機(jī)翼表面輪廓的空腔；b)均衡壓力覆蓋板，所述覆蓋板與所述模具主體配合，當(dāng)該包殼層貼到該翼面上時(shí)限制該翼型，所述均衡壓力覆蓋板具有一確定該機(jī)翼相對(duì)表面輪廓的空腔，還具有剛性前緣部和柔性后緣部，當(dāng)所述包殼層貼到該翼上時(shí)，所述剛性前邊緣部確定出該機(jī)翼前緣部一側(cè)，所述柔性后緣部確定出該機(jī)翼后緣一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模制組件，其中，所述均衡壓力覆蓋板的所述剛性前邊緣部具有一厚壁，所述均衡壓力覆蓋板的柔性后緣部有一薄壁。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模制組件，其中，所述均衡壓力覆蓋板有一插入在所述剛性前緣部和柔性后緣部之間的中間部分，所述中間部分具有厚度逐漸由所述剛性前緣部向柔性后緣部減薄的壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模制組件，其中，所述均衡壓力覆蓋板的剛性前緣部分基本位于該翼梁之上的機(jī)翼前緣部上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模制組件，其中，該機(jī)翼有內(nèi)梁，并且所述均衡壓力覆蓋板的所述柔性邊緣部基本上位于蜂窩芯部之上的機(jī)翼后緣部上。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模制組件，其中，所述均衡壓力用覆蓋板由多個(gè)疊加的預(yù)浸漬復(fù)合材料層制成，并且其中，疊加的復(fù)合材料層數(shù)在所述剛性前緣部中比在所述柔性后緣中的多。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模制組件，其中，所述均衡壓力用覆蓋板的剛性前緣部具有的剛度至少是該板柔性后緣部的剛度的兩倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模制組件，其中，所述均衡壓力用覆蓋板柔性后緣部具有的剛度，是被貼敷到機(jī)翼上外包殼層剛度的6倍。
11.一種用于將外包殼層貼敷到機(jī)翼的模制組件中用的均衡壓力用覆蓋板，該機(jī)翼具有弦線、俯仰軸線、前緣部和后緣部，所述均衡壓力用覆蓋板包括剛性前緣部，當(dāng)把包殼層貼到機(jī)翼上時(shí)，形成所述剛性前緣部使機(jī)翼前緣部一側(cè)輪廓，所述均衡壓力用覆蓋板還包括柔性后緣部，當(dāng)所述包殼層被施加到機(jī)翼上時(shí)，所述柔性后緣部確定出機(jī)翼后緣部一側(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的均衡壓力用覆蓋板，其中，所述剛性前部具有一厚壁，所述柔性后緣部具有一薄壁。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的均衡壓力用覆蓋板，進(jìn)一步包括連接所述剛性前緣部和柔性后緣部的中間部分，所述中間部分具有由所述剛性前緣部向柔性后緣部逐漸減薄的壁。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的均衡壓力用覆蓋板，其中，所述的均衡壓力用覆蓋板是由預(yù)浸漬復(fù)合材料的多層疊合層形成，其中，在所述剛性前緣部中復(fù)合材料疊層的層數(shù)比所述柔性后緣部中復(fù)合材料疊層的層數(shù)多。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的均衡壓力用覆蓋板，其中，所述剛性前緣部具有的剛度至少是所述柔性后緣部剛度的兩倍。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的均衡壓力用覆蓋板，其中，所述柔性后緣部具有的剛度是被貼敷到機(jī)翼上外包殼剛度的6倍。
全文摘要
在模制組件(22)中將玻璃纖維或其他材料的包殼貼敷到組合機(jī)翼結(jié)構(gòu)(2)上，所述模制組件具有限定機(jī)翼下表面形狀的部分是柔性的均衡壓力用覆蓋板組件。該均衡壓力用覆蓋板構(gòu)件包括基本上是剛性的，蓋住機(jī)翼前緣(16)的第一部分(34)。該均衡壓力用覆蓋板構(gòu)件的剛性部分改進(jìn)了對(duì)著機(jī)翼前緣的機(jī)翼包殼的構(gòu)造。該均衡壓力用覆蓋板還包括蓋住并限定機(jī)翼下表面的后緣形狀的柔性部分(36)。均衡壓力用覆蓋板構(gòu)件的剛度有一個(gè)中間連接其剛性和柔性部分的剛度變化的區(qū)域(38)。在均衡壓力用覆蓋板上應(yīng)用剛性和柔性部分使得可以控制包殼與機(jī)翼前緣的一致性，同時(shí)，即使機(jī)翼內(nèi)部工作組件尺寸有變化，也可以使包殼與翼的其余部分準(zhǔn)確地一致。
文檔編號(hào)B29C70/86GK1159782SQ95195368
公開(kāi)日1997年9月17日 申請(qǐng)日期1995年7月19日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月1日
發(fā)明者W·C·雷恩菲爾德, D·A·科瓦爾斯基, C·D·瓊斯 申請(qǐng)人:聯(lián)合工藝公司