CN103895865A - 一种新型复合材料桨尖结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型复合材料桨尖结构，解决桨尖整体设计制造困难、质量难以控制的问题。本发明的技术方案包括：在桨尖区域大梁和蒙皮包裹的区域内部由短切纤维填充，所述短切纤维与大梁和蒙皮内表面材质相同。
Description
技术领域
本发明涉及直升机设计领域，尤其涉及一种新型复合材料桨尖结构。
背景技术
直升机旋翼桨叶按其功能和结构特点，可分为桨根、叶身和桨尖三部分。因为桨尖区域的旋转线速度最大，对气动性能的影响最明显，使得各种桨尖外形层出不穷；同时因该区域的质量对旋翼的自传下滑性能及桨叶间的静、动配平和旋翼的动力学性能影响最大，使得配重和配重支座成为桨尖结构最重要的组成部分。传统桨尖结构的设计制造，主要是配重、配重支座及附属固定、传力结构的设计制造。
传统复合材料桨尖结构形式主要由蒙皮和大梁4、泡沫填芯5、配重及支座6等结构（或零件）组成（见图1）。其中蒙皮、大梁是主要承力结构，泡沫填芯主要起填充作用，它们都是叶身段相关结构的延伸；配重支座和配重组件主要用于桨叶的平衡和提供转动惯量，对旋翼的动力学性能也有重要影响。零件多，结构界面多，需进行专门的设计制造；同时各零件装配模压过程中定位比较困难，易发生错位现象等等；这些诸多不利因素，不仅使桨尖整体设计制造过程费时费力，质量亦难以得到保证，可靠性和维修性较低。此外桨尖处在最大离心力场和气动力场区域，各种零件的传力设计将成为一道不小的难题。现代的桨尖外形愈来愈薄，且随着研究的不断进展，空间形状愈来愈复杂；如果仍按传统桨尖结构形式来进行设计制造，其困难也必然愈来愈大，更难以控制质量。因此，需要开发一种新型复合材料桨尖结构形式，从根本上解决桨尖整体设计制造困难、质量难以控制等问题，以之来满足不断进展的桨尖外形研究需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题：提供一种新型复合材料桨尖结构，解决桨尖整体设计制造困难、质量难以控制的问题。
本发明的技术方案：一种新型复合材料桨尖结构，包括：
在桨尖区域大梁和蒙皮包裹的区域内部由短切纤维填充，所述短切纤维与大梁和蒙皮内表面材质相同。
具体的，所述桨尖区域的大梁和蒙皮以及填充在大梁和蒙皮之间的短切纤维填芯经模压后成为单一零件。
本发明的有益效果：本发明去掉了传统的配重支座，简化了桨尖结构，使桨尖结构设计、制造变得简单，质量能得到有效的控制和保证，大幅度提高了可靠性和维修性；用短切纤维代替传统的泡沫填芯，使桨尖的整体结构较结实。
附图说明
图1为传统复合材料桨尖结构示意图。
图2为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
本发明提供了一种新型复合材料桨尖结构，如图2所示，包括：
在桨尖区域大梁和蒙皮1包裹的区域内部由短切纤维2填充，所述短切纤维2与大梁和蒙皮1内表面材质相同。
具体的，所述桨尖区域的大梁和蒙皮以及填充在大梁和蒙皮之间的短切纤维填芯经模压后成为单一零件。
配重3设置在由大梁和蒙皮1及短切纤维2组成的单一零件内。
本发明的一种新型复合材料桨尖结构，去掉了传统需专门设计制造的桨尖配重支座，将传统的桨尖指定区域泡沫填芯换成与大梁、蒙皮内表面相同的短切纤维树脂材料，并与大梁、蒙皮一起铺设模压成型，使桨尖指定区域内的大梁、蒙皮、短切纤维填芯成为一个单一的零件。桨尖配重通过树脂粘接方式装于该零件指定位置的孔内。
由于去掉了传统的配重支座，采用与大梁、蒙皮内表面相同的短切纤维树脂材料取代该区域的泡沫填芯，并与大梁、蒙皮一起铺设模压成型，使桨尖区域内的大梁、蒙皮、短切纤维填芯成为了无明显结构界面和工艺界面的整体（即成为一个单一的零件）；桨尖配重通过树脂粘接方式装于整体桨尖指定位置的孔内（孔的大小和具体位置根据配平需求定）。这种结构形式，使得除配重外的桨尖结构成为一个整体零件，必然大幅度提高可靠性和维修性；同时因桨尖蒙皮、大梁是叶身段蒙皮、大梁的延伸，因此传力性能不存在问题；因为采用蒙皮、大梁、短切纤维填芯一起铺设模压成型的制造方式，短切纤维填芯无需专门的设计制造，使得桨尖结构设计制造变得较便易，质量能得到有效的控制和保证；新桨尖整体结构较结实，能为各种新型空间桨尖设计提可靠的支撑。
桨叶整体设计过程与传统设计过程类同，但去掉了传统复杂的桨尖配重组件设计。在工艺加工过程中，先铺设蒙皮、大梁，然后只需将短切纤维填满，并一起模压成型即可。桨尖配重的安装，先通过实际桨叶的静、动平衡测量，结合铅条的实际尺寸，综合确定出需加配重的数量及位置，然后在相应桨尖位置上表面钻与铅条（即配重）直径相同的盲孔，在孔内直接用树脂粘上相应重量的铅条并用树脂将孔表面涂平即可。
这种新的复合材料桨尖结构形式，已成功应用于原理样机复合材料模型桨叶。经过设计、制造和众多的试验检验，表明这种新复合材料桨尖结构形式结构可靠，设计制造便易，完全能满足复合材料桨叶结构设计要求。
Claims (2)
1.一种新型复合材料桨尖结构，其特征在于，包括：
在桨尖区域大梁和蒙皮包裹的区域内部由短切纤维填充，所述短切纤维与大梁和蒙皮内表面材质相同。
2.如权利要求1所述的桨尖结构，其特征在于，所述桨尖区域的大梁和蒙皮以及填充在大梁和蒙皮之间的短切纤维填芯经模压后成为单一零件。
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