способ производства лопастей вертолетов из композиционных армированных материалов

Формула изобретения

Способ производства лопастей вертолетов из композиционных армированных материалов, включающий послойное образование многослойной обшивки с одновременным контролем, фиксирующим возможное образование пустот между слоями, создание упрочняющего каркаса и полимеризацию связующего, отличающийся тем, что каркас изготавливают путем набора в пакет пластиковых армированных труб, каждую из которых образуют путем закрепления концов струн по окружности в торцевых кольцах, через которые прикладывают растягивающее усилие в осевом направлении струн, после чего набрызгивают полимерную матрицу, а после полимеризации усилие снимают, а обшивку образуют также с помощью струн, предварительно растянутых, которые закрепляют в торцевых частях лопасти, расположенных по концам пластиковых армированных труб каркаса, после чего также набрызгивают полимерную матрицу, а после ее полимеризации усилие снимают.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области 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.

Известен способ производства лопастей вертолетов из композиционных материалов, включающий послойное образование многослойной обшивки с одновременным контролем, фиксирующим возможное образование пустот между слоями, создание упрочняющего каркаса и полимеризация связующего.

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

Основной задачей данного изобретения является создание способа производства лопастей вертолетов из композиционных армированных материалов, позволяющего снизить себестоимость производства лопастей не снижая технических характеристик.

Технический результат достигается тем, что в способе производства лопастей вертолетов из композиционных материалов, включающем послойное образование многослойной обшивки с одновременным контролем, фиксирующем возможное образование пустот между слоями, создание упрочняющего каркаса и полимеризацию связующего, в нем каркас изготавливают путем набора в пакет пластиковых армированных труб, каждую из которых образуют путем закрепления концов струн по окружности в торцевых кольцах, через которые прикладывают растягивающее усилие в осевом направлении струн, после чего набрызгивают полимерную матрицу, а после полимеризации усилие снимают, а обшивку образуют также с помощью струн, предварительно растянутых, которые закрепляют в торцевых частях лопасти, расположенных по концам пластиковых армированных труб каркаса, после чего также набрызгивают полимерную матрицу, а после ее полимеризации усилие снимают.

На фиг. 1 изображен продольный разрез конструктива; на фиг. 2 - поперечный разрез конструктива; на фиг. 3 вид лопасти с креплением; на фиг. 4 поперечный разрез лопасти; на фиг. 5 продольный разрез лопасти.

Способ производства лопастей реализуется на стандартном оборудовании методом экструзии полимерной матрицы на модель. Для единичной армированной трубы модель состоит из тонкой пластиковой трубы, на которую одевается и растягивается струнный волоконный каркас из единичных армированных труб 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.

Способ состоит из последовательности операций, в результате которых получается полая или относительно полая конструкция лопасти.

Полая конструкция не имеет внутреннего пакета труб. Она состоит из двух и более армированных слоев пластика, каждый из которых выполняется со своим режимом растяжения струнного каркаса, а также индивидуальными способами организации внутренне напряженного каркаса, включая технологическую операцию

ориентации упоров.

В варианте с относительно полой конструкцией набирается пакет из пластиковых армированных труб, каждую из которых образуют путем закрепления в торцовых кольцах 1 концов струн 2 по окружности. Через торцовые кольца прикладывают растягивающее усилие в осевом направлении струн, после чего набрызгивают полимерную матрицу 3, а после полимеризации, позволяющей термопластовой полимерной матрице в высокоэластичном состоянии иметь обратимую деформацию, усилие снимают.

Затем набирают необходимое количество труб и закрепляют их при помощи шпагата. Вокруг образовавшейся группы труб организуют наружный каркас. Одновременно элементы 1 выполняют роль стыковочного узла.

На образовавшуюся модель из пакета труб и наружного растянутого каркаса, набрызгивают полимерную матрицу по стандартной технологии. В результате получается законченная термопластовая армированная лопасть (фиг. 3).

В варианте изготовления полой лопасти внутренние армированные трубы малого диаметра отсутствуют, а количество слоев 4 определяется исходя из конструктивных соображений, в зависимости от требований конкретной лопасти.

Технология изготовления такой лопасти отличается от технологии изготовления относительно полой лопасти, хотя принципиальных отличий нет. Разница заключается в режимах растяжения каркаса/струн и технологической последовательности приемов закрепления колец в теле матрицы.

Обшивку 4 образуют также с помощью струн 2 (фиг. 5), предварительно растянутых, которые закрепляют в торцевых частях 5 лопасти, расположенных по концам пластиковых армированных труб 6 каркаса, после чего также набрызгивают полимерную матрицу, а после ее полимеризации усилие снимают.

Этот способ реализуется на стандартном оборудовании методом набрызгивания расплавленного полимера на модель. Устройство, осуществляющее растяжение и крепление колец нестандартное и изготавливается применительно к необходимым размерам лопасти или лонжерона, пустотелой конструкции или трубы.