способ изготовления композиционных лопастей воздушного винта

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ЛОПАСТЕЙ ВОЗДУШНОГО ВИНТА, заключающийся в формировании в пресс-формах лонжерона с комлем, обшивок лопастей посредством выкладки слоев наполнителя с последующими пропиткой связующим, полимеризацией и отделочными операциями, отличающийся тем, что слои наполнителя выкладывают выпуклой частью в матрице пресс-формы, затем укладывают в уплотнительную канавку разъема пресс-формы эластомерный шланг, а между шлангом и пакетами наполнителя по длине пара располагают парные ограничители тока связующего, выполненные из разреженной ткани, ламинированной слоем эластомерного клея, а после смыкания пуансона и матрицы соединяют шланг с источником повышенного давления, подают под давлением со стороны комля и торца первого сечения связующее, создают вакуум со стороны конца пера, а пропитку осуществляют подогретым связующим до исчезновения газовых пузырьков на выходе из пресс-формы при одновременном секционном подогреве пресс-формы, причем полимеризацию лопасти осуществляют без снятия давления связующего по температурно-временному режиму для применяемого связующего.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к способам изготовления лопастей воздушного винта из композиционных материалов с наполнителем из стеклоугле- или бороволокна, используемых на летательных аппаратах, судах на воздушной подушке, экранопланах и т.п.

Известны способы изготовления лопастей воздушного винта из композиционных материалов, основанные на послойной выкладке или намотке слоев композиционного наполнителя, пропитанного связующим, последующей полимеризацией при повышенной температуре.

Недостаток указанного способа изготовления лопастей состоит в том, что он не обеспечивает повышения надежности пера лопасти.

Известен способ изготовления лопастей воздушного винта из композиционных материалов, основанный на послойной выкладке слоев композиционного наполнителя с последующим формованием и полимеризацией в пресс-форме [1]

Недостаток указанного способа изготовления лопастей воздушного винта состоит в том, что он не обеспечивает необходимого повышения технологичности при изготовлении, например, саблевидных лопастей воздушного винта.

Известен наиболее близкий по технической сущности и решаемой задаче способ изготовления лопастей воздушного винта летательного аппарата из композиционных материалов, основанный на послойной выкладке с угловым армированием наполнителя лонжерона или обшивкой лопасти, а также вкладышей кромок лопасти с последующей пропиткой связующим, полимеризацией при повышенной температуре [2]

Недостатки указанного выше способа изготовления лопастей недостаточная надежность при работе в составе винта на летательном аппарате кромок лопастей, особенно передних, недостаточная технологичность при пропитке связующим, высокие напряжения в лопасти.

Цель изобретения повышение прочности и технологичности изготовления путем улучшения пропитки связующим в пресс-форме.

Указанная цель достигается тем, что выкладывают слои наполнителя конструкции лопасти выпуклой частью в матрице пресс-формы, укладывают в уплотнительную канавку разъема пресс-формы эластомерный шланг, располагают между шлангом и пакетами наполнителя по длине пера парные ограничители тока связующего, выполненные из разряженной ткани, ломинированной слоем эластомерного клея, смыкают пуансон с матрицей, соединяют шланг с источником повышенного давления, подают под давлением со стороны комля и торца первого сечения связующее, создают вакуум со стороны конца пера, производят пропитку подогретым связующим до исчезновения газовых пузырьков на выходе из пресс-формы при одновременном секционном подогреве пресс-формы. Производят полимеризацию лопасти без снятия давления связующего по температурно-временному режиму для применяемого связующего.

Сопоставительный анализ с прототипом позволил выявить отличия в способах изготовления композиционных лопастей воздушного винта.

В результате этого заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных технических решений в исследуемой области, т.е. в области авиационной техники, в частности в способах изготовления лопастей воздушного винта из композиционных материалов, позволяет сделать вывод от отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом способе изготовления лопастей и признать заявляемое техническое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг.1 показана лопасть, план; на фиг.2 вид А на фиг.1; на фиг.3 эластомерный шланг; на фиг.4 матрица пресс-формы с лопастью (схема пропитки); на фиг.5 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.6 ограничитель тока связующего.

Способ изготовления композиционных лопастей воздушного винта, который заключается в формовании в пресс-формах лонжерона 1 с комлем 2, обшивкой 3 лопастей 4 посредством укладки слоев наполнителя с последующей пропиткой связующим с полимеризацией и отделочными операциями. Выкладывают слои 5 наполнителя конструкции лопасти 4 выпуклой частью 6 в матрице 7 пресс-формы 8, укладывают в уплотнительную канавку разъема 9 пресс-формы эластомерный шланг 10. Располагают между шлангом и пакетами 11 наполнителя по длине пера парные ограничители 12 тока связующего, выполненные из разряженной ткани, ломинированной слоем эластомерного клея. Смыкают пуансон с матрицей, соединяют шланг 10 с источником 13 повышенного давления, подают под давлением 14 со стороны комля 2 и торца 15 первого сечения связующее, создают вакуум 16 со стороны конца 17 пера. Производят пропитку подогретым связующим до исчезновения газовых пузырьков на выходе из пресс-формы 8 при одновременном подогреве секциями 18 пресс-формы. Производят полимеризацию лопасти без снятия давления связующего по температурно-временному режиму для применяемого связующего. Имеются сердечник 19 лонжерона и легкие вкладыши 20 лопасти из пенопласта.

Композиционные лопасти изготавливают следующим образом.

Предварительно формуют сердечник 19 лонжерона 1 лопасти 4, укладывают на него слои наполнителя, припенивают легкие вкладыши 20 и получают заготовку лопасти, не пропитанную связующим. Выкладывают слои 5 наполнителя обшивки 3 лопасти выпуклой частью 6 в матрице 7 пресс-формы 8 лопасти, помещают заготовку лопасти в пресс-форму, накрывают верхним пакетом 11 рабочей поверхности обшивки 3 лопасти, который может быть собран заранее. Выпуклая часть лопасти или горбушка лопасти обеспечивает при формовании лопасти в пресс-форме ее самоустановку, что обеспечивает повышение качества изготовления, отсутствие складок, перепрессовок. Перед смыканием пресс-формы 8 укладывают в уплотнительную канавку разъема 9 матрицы пресс-формы эластомерный шланг 10. Располагают между шлангом и пакетами 11 наполнителя по длине пера лопасти парные ограничители 12 тока связующего (фиг.6, где а ширина, b высота). Ограничители 12 тока связующего выполнены из разряженной ткани, люминированным слоем эластомерного клея, например ВК-50, что обеспечивает их легкую деформацию и исключение перетока связующего по разъему 9 пресс-формы между уплотнительным шлангом 10 и пакетами 11 обшивки 3 лопасти при сомкнутой пресс-форме.

Зазор в разъеме пресс-формы порядка 0-1 мм.

После смыкания пресс-формы соединяют шланг 10 с источником 13 повышенного давления подают под давлением 14 со стороны комля 2 и торца 15 первого сечения связующее, создают вакуум 16 со стороны конца 17 пера. Производят пропитку подогретым до 30-40^оС связующим до исчезновения газовых пузырьков на выходе из пресс-формы 8 при одновременном подогреве секций 18 пресс-формы, например тенами или электрическими омическими элементами. Подогретый связующий обладает большей проникающей способностью, имеет меньшую вязкость. Подогрев секциями 18 тенами пресс-формы 8, например большие сечения подогревают до большей температуре, обеспечивает улучшение пропитки лопасти, т.е. ее прочностные свойства. Разница по температуре сечений секций порядка 8-12^оС. Располагая ограничители 12 тока связующего парами, уплотняя стык 9, добиваются улучшения пропитки связующим (см. эпюры пропитки на фиг.4).

Количество пар ограничителей определяется конструктивными особенностями лопасти, связующим, температурным режимом подогрева пресс-формы 8. Хорошая пропитка лопасти обеспечивает одинаковые свойства полимерного композита по всем ее сечениям, существенно сокращает брак (устраняет места, пятна, зоны с плохой пропиткой).

Секционные обогреватели, например тены, используются и для окончательной полимеризации лопасти при температуре 70-80^оС, причем полимеризацию производят, не снимая давления пропитки, предварительно отключив вакуум, например для данной лопасти порядка 2-5 атм. Давление в эластомерном шланге в 1,5-2 раза больше. Полимеризация при сохранении давления в пресс-форме дополнительно увеличивает прочность лопасти.

В данном случае рассмотрен случай совместной пропитки лонжерона 1 и обшивки 3 лопасти одновременно, что не исключает и раздельную пропитку с использованием ограничителей 12.

При изготовлении лопасти использовался материал: армирующего наполнителя ткани Т-25 (ВМ)-73 ТУ 6-11-380-70, связующее ВС-2561С ТУ-585-25-278-89, материал с пониженным удельным весом ПУ-107 инструкции ВИАМ ПИ1.2.219-82, клей ВК-50 ТУ 1-595-24-201-85, разряженная ткань ВТТ или текстурированная.

Преимущества изобретения:

большая надежность всех элементов лопасти,

большая технологичность пропитки связующим,

снижение напряжений в лопасти в результате более качественной пропитки.