композиционная лопасть воздушного винта
Классы МПК: | B64C11/26 составные лопасти из разнородных материалов |
Автор(ы): | Сухоросов Ю.Л., Поддубский В.А., Шатланов М.И., Пургин О.П., Гришаев В.П. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Аэросила" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-05-14 публикация патента:
25.07.1995 |
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к лопастям воздушного винта из композиционных материалов с наполнителями из стекло-, угле-, боро- и оргволокна, скрепленных полимерным связующим. Цель изобретения повышение прочности комля и уменьшение веса путем использования гильзы переменной жесткости. Устройство содержит перо, комель 2, с наружной резьбой 3, с внутренней металлической гильзой 4 с коническим участком и армирующие элементы 5. Металлическая гильза выполнена с конической наружной поверхностью 9, с внутренним резьбовым буртиком 7 и внешним фланцем 8, причем коническая наружная поверхность гильзы и фланец сопрягаются с композиционным разрезным конусом 6 через несколько слоев стеклоткани 10 с углом при вершине конуса, равным или больше угла наклона рабочего профиля резьбы 3 комля на 2 8°. При этом слои стеклоткани с армированием вдоль оси комля 2, сопрягаясь, чередуются с сегментными элементами 5 с угловым армированием, установленными с равномерным разнесением стыков, смещенными по длине к перу лопасти, а слои оболочки 11, расположенные на неармированном элементами участке комля, взаимодействуют с чередующимися, поперечно расположенными однорядными слоями из стекложгутов 12 и первым витком наружной резьбы 3, считая от пера лопасти, а комель с наружной резьбой сопрягается со стаканом через полимерное антифреттинговое покрытие. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8
Формула изобретения
1. КОМПОЗИЦИОННАЯ ЛОПАСТЬ ВОЗДУШНОГО ВИНТА, содержащая перо, комель с наружной резьбой, с внутренней металлической гильзой с конической наружной поверхностью и армирующими элементами, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности комля и уменьшения веса путем использования гильзы переменной жесткости, в ней комель снабжен композиционным разрезным конусом, а гильза выполнена с внутренним резьбовым буртиком и внешним фланцем, сопрягающимся вместе с конической поверхностью с разрезным конусом посредством слоев стеклоткани с углом наружной поверхности конуса не меньше угла наклона рабочего профиля резьбы комля на 2 8o, а армировка выполнена в виде сегментных элементов из композиционного материала с угловым армированием, равномерным разнесением стыков в окружном направлении и расположением их в зоне резьбы комля между слоями стеклоткани с уменьшением их количества в сечениях комля в направлении наиболее нагруженного близлежащего к перу витка резьбы, при этом слои стеклоткани за пределами сегментных элементов выполнены с чередованием со слоями стекложгутов окружной намотки, причем на комель нанесено полимерное антифреттинговое покрытие. 2. Лопасть по п.1, отличающаяся тем, что часть слоев стеклоткани подкреплены слоями углеродного наполнителя с одинаковым углом армирования, а сегментные элементы выполнены двойными и размещены между спаренными слоями стеклоткани и углеленты.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к конструкции лопастей винтов из композиционных материалов с наполнителями из стекло-, угле-, боро- и оргволокна, скрепленных полимерными связующими. Винты служат для преобразования крутящего момента двигателя в тягу, необходимую для полета летательного аппарата или создания отрицательной тяги, необходимой для торможения ЛА при пробеге после его посадки. Известна конструкция крепления лопасти воздушного винта, содержащая стакан в виде ласточкина хвоста, установленного в рукавах втулки, а также узел предварительного натяга в виде подпружиненного клина. Однако эта конструкция не обеспечивает достаточно надежного крепления лопасти во вращающем стакане, установленном во втулке винта, и снижение веса лопасти. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является композиционная лопасть винта, содержащая перо, комель с наружной резьбой, с внутренней металлической гильзой с коническим участком и армирующими элементами. Такая лопасть имеет следующие недостатки:недостаточная прочность комля лопасти из-за наличия скачков напряжений в месте сопряжения металлической гильзы с композиционным материалом;
большой вес лопасти из-за нерациональной по форме и массе металлической гильзы с буртом;
недостаточная динамическая выносливость лопасти, так как отсутствуют армирующие продольные слои углеродного наполнителя с общим армированием вдоль оси комля лопасти, чеpедующиеся со слоями стеклоткани;
недостаточная стойкость комля лопасти на фреттинг-коррозию из-за отсутствия защитного антифреттингового покрытия;
меньшая выносливость комля лопасти из-за возможного повреждения слоев армирующего наполнителя при выполнении конического рабочего профиля резьбы. Цель изобретения повышение прочности комля и уменьшение веса путем использования гильзы переменной жесткости и усиления комля. Цель достигается тем, что в лопасти комель снабжен композиционным разрезным конусом, а гильза выполнена с внутренним резьбовым буртиком и внешним фланцем, сопрягающимся вместе с конической поверхностью с разрезным конусом посредством слоев стеклоткани с углом наружной поверхности конуса не меньше угла наклона рабочего профиля резьбы комля на 2 8о, а армировка выполнена в виде сегментных элементов из композиционного материала с угловым армированием, равномерным разнесением стыков в окружном направлении и расположением их в зоне резьбы комля между слоями стеклоткани с уменьшением их количества в сечениях комля в направлении наиболее нагруженного близлежащего к перу витка резьбы, при этом слои стеклоткани за пределами сегментных элементов выполнены с чередованием со слоями стекложгутов окружной намотки, причем на комель нанесено полимерное антифретинговое покрытие. Кроме того, цель достигается тем, что часть слоев стеклоткани подкреплена слоями углеродного наполнителя с одинаковым углом армирования, а сегментные элементы выполнены двойными и размещены между спаренными слоями стеклоткани и углеленты. На фиг. 1 показан винт с предлагаемыми лопастями; на фиг.2 разрез по комлю лопасти; на фиг.3 конус в разрезе; на фиг.4 сегментная вставка с угловым армированием; на фиг.5 узел I на фиг.2; на фиг.6 двойные по числу слоев сегментные элементы в рабочем положении; на фиг.7 узел II на фиг.2; на фиг.8 крепление лопасти во втулке. Композиционная лопасть воздушного винта содержит перо 1, комель 2 с наружной резьбой 3, с внутренней металлической гильзой 4 с конической наружной поверхностью и армирующими элементами 5. Комель 2 снабжен композиционным разрезным конусом 6, а гильза выполнена с внутренним резьбовым буртиком 7 и внешним фланцем 8, сопрягающимся вместе с конической поверхностью 9 с разрезным конусом 6 посредством слоев 10 стеклоткани с углом наружной поверхности конуса не меньше угла наклона рабочего профиля резьбы 3 комля на 2-8о, а армировка выполнена в виде сегметных элементов 5 из композиционного материала с угловым армированием, равномерным разнесением стыков в окружном направлении и расположением их в зоне резьбы 3 комля 2 между слоями 10 стеклоткани с уменьшением их количества в сечениях комля в направлении наиболее нагруженного близлежащего к перу 1 витка резьбы 3, при этом слои 10 стеклоткани за пределами сегментных элементов 5 выполнены с чередованием со слоями стекложгутов 11 окружной намотки, причем на комель 2 нанесено полимерное антифреттинговое покрытие 12. Часть слоев 10 стеклоткани подкреплена слоями углеродного наполнителя 13 с одинаковым углом армирования, а сегментные элементы 5 выполнены двойными и размещены между спаренными слоями стеклоткани 10 и углеленты. Позициями обозначены хомуты 14 стаканов 15, установленные на шариках 16, втулка 17 воздушного винта 18, а также сердечник 19 из пенопласта. Сборка лопасти производится следующим образом. Вначале в механическом цехе изготавливают металлическую гильзу 4, в другом цехе формуют конус 6 (фиг.3) из стеклорубленки или стеклоровинга, в третьем цехе вырезают по шаблонам или на специальной раскроечной машине сегментные элементы 5 из стеклоткани с расчетными радиусами R1 и R2 и углом
![композиционная лопасть воздушного винта, патент № 2040432](/images/patents/432/2040004/945.gif)
большая прочность комля лопасти из-за отсутствия скачков напряжений в месте сопряжения металлической гильзы с композиционным материалом;
меньший вес лопасти из-за рациональной по форме и массе металлической гильзы и усиления лопасти более легким углеволокном;
большая динамическая выносливость лопасти, обеспечивающаяся продольным армированием углеродным наполнителем, чередующимся со слоями стеклоткани;
большая стойкость комля лопасти на фреттинг-коррозию;
большая выносливость комля, так как отсутствует возможность повреждения слоев армирующего наполнителя, образующего рабочий профиль конической резьбы при механической обработке комля.
Класс B64C11/26 составные лопасти из разнородных материалов