способ производства лопастей вертолетов из композиционных армированных материалов

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЛОПАСТЕЙ ВЕРТОЛЕТОВ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ АРМИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что соединяют конструктивы вида армированной композиционной трубы, выполненной растягиванием каркаса перед заливкой полимерной матрицы, снаружи которых устанавливают каркас, аналогичный единичному конструктиву, и набрызгивают полимерную матрицу.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в технологический процесс создания композиционного армированного проволокой или волокном материала добавляют технологическую операцию, связанную с формированием основы лопасти, состоящей из единичных армированных конструктивов, и операцию растяжения армирующего каркаса, выполненную до набрызгивания полимерной матрицы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к отрасли авиастроения, преимущественно к воздушным движителям, и может быть использовано для изготовления лопастей вертолетов, крыльев и корпусных конструкций для легких летательных аппаратов, а также лопастей для электрогенераторов, использующих силу ветра.

Аналогом данной лопасти и способом ее производства являются лопасть несущего винта со стальным полым лонжероном переменного сечения и способ изготовления лопастей и лонжеронов послойным формированием профиля из пропитанной ткани.

Известны и другие конструкции несущего винта вертолета со стальными трубчатыми лонжеронами переменного сечения по длине в котором, смонтированный каркас образует профиль, многослойные лопасти из легких сплавов. В каждом конкретном случае может быть использован тот или иной способ производства, та или иная конструкция, в зависимости от характера эксплуатации, финансирования и серийности.

По совокупности признаков за прототип выбирается способ изготовления лопастей и лонжеронов лопасти, который является усовершенствованием технологии изготовления цельных лопастей из тканей с пропиткой. Усовершенствование касается устранения пустот, образующихся внутри лопасти между слоями ткани за счет складок материала, и как следствие снижение прочностных характеристик. Способ, принятый за прототип, предусматривает послойное наклеивание ткани на оправку с визуальным контролем, затем соединение передней и задней частей лопасти с балансировочным грузом.

Данный способ промышленно применим при малых сериях, обладает высокой трудоемкостью, большим количеством операций и переходов, требует средств защиты.

Способ производства лопастей вертолетов из композиционных армированных материалов (СП ЛВКАМ) позволяет получить детали и конструктивы из групп или слоев композиционных армированных материалов, выполненных по технологии способа производства прямолинейных, легких, армированных конструкций (СП ПЛАК), СП ПЛАК предусматривает растяжение струнного каркаса, состоящего из колец, струн в осевом направлении. Усилия Р₁ Р₂ определяют конечные характеристики единичного конструктива после затвердевания полимерной матрицы. Растягивающее усилие образует реактивные силы в каркасе, которые после получения конечной отливки являются пороговым напряжением для поперечной деформации. Технология СП ЛВКАМ является суммирующей послойной технологической схемой, определяющей последовательность технологических приемов, которые существенно отличаются от стандартной технологии получения композиционных армированных материалов.

Цель изобретения создание СП ЛВКАМ, который позволяет: снизить себестоимость производства лопастей и конструктивов, не снижая технических характеристик; внедрить элементы механизации в отрасль; широко внедрять материалы и конструктивы, обладающие способностью демпфировать многие виды энергии.

Технология СП ЛВКАМ позволяет получить конструктивы, не уступающие металлическим элементам конструкций по прочности, что обусловлено минимальным количеством дефектов в поперечном сечении струны (для металлических каркасов) по отношению к цельнометаллическим конструкциям. Разница по показателю предел прочности составляет четыре раза. Это говорит о том, что содержание металла в конечном композиционном конструктиве можно снизить до 25% Учитывая, что наличие скрытых дефектов в цельнометаллическом конструктиве заставляет при конструировании увеличивать толщину металла, а следовательно, и веса, технология СП ЛВКАМ имеет значительные преимущества, так как технология получения струн с требуемыми высокими характеристиками не заставляет, при проектировании, делать значительный запас по прочности. Конструктивы обладают в силу цельности конструкции более высокими вибропроч- ностными характеристиками по отношению к лопастям из слоистых материалов.

На фиг. 1 показан продольный разрез конструктива, состоящего из упорных колец 1, струн 2 и полимерной матрицы 3; на фиг. 2 то же, поперечный разрез; на фиг. 3 лопасть с креплением; на фиг. 4 поперечный разрез лопасти, содержащей наружный слой 1, внутренний единичный конструктив 2; на фиг. 5 продольный разрез лопасти, содержащей крепление 1, один из внутренних конструктивов 2, металлический упор 3.

Способ СП ЛВКАМ реализуется на стандартном оборудовании методом экструзии полимерной матрицы на модель. Для единичного конструктива модель состоит из тонкой пластиковой трубы, на которую одевается и растягивается струнный волоконный каркас. Из единичных конструктивов и общего каркаса формируется модель второй ступени и т.д. Как вариант может быть послойное изготовление лопастей, где каждый из слоев имеет собственный каркас. Оборудование для растяжения каркаса изготавливается как нестандартное.