способ изготовления лопастей и лонжеронов лопастей воздушных винтов летательных аппаратов и других изделий из композиционных материалов

Формула изобретения

Способ изготовления лопастей и лонжеронов лопастей воздушных винтов летательных аппаратов и других изделий из композиционного материала путем намотки ленты из композиционного материала, пропитанной связующим, на оправку до получения заготовки изделия расчетной толщины с последующей полимеризацией материала и включающий установку конструктивных элементов изделия, отличающийся тем, что установку конструктивных элементов изделия осуществляют после намотки части расчетной толщины заготовки, соответствующей месту установки элемента, например, противовеса в носовой части лопасти, предварительно поместив его в технологическую оболочку с фиксирующими крыльями, после чего продолжают намотку заготовки изделия совместно с установленным элементом до ее расчетной толщины и полимеризуют изделие.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при изготовлении лопастей и лонжеронов лопастей летательных аппаратов и других полых изделий из композиционных материалов.

Известен способ изготовления лопастей, лонжеронов лопастей воздушных винтов летательных аппаратов и других полых изделий из слоистых материалов, пропитанных связующим, с применением замкнутой пресс-формы [1]. Слоистый материал раскрывают по шаблонам, набирают в отдельные элементы-пакеты открытого контура, пакеты укладывают на оправки и подвергают предварительной опрессовке с частичной полимеризацией связующего. При сборке пакетов перед предварительной опрессовкой в них укладывают конструктивные элементы изделия: балансировочные грузы, антиобледенительную, износостойкое покрытие и т. п. Из подготовленных пакетов собирают заготовку изделия, которую с эластичным мешком для подачи давления внутри, помещают в пресс-форму для окончательного прессования изделия.

Способ обеспечивает надежное крепление конструктивных элементов непосредственно в теле изделия, но включает много ручных операций и не позволяет полностью автоматизировать процесс формирования изделия, улучшить условия труда, сократить время изготовления и стоимость лопасти.

Известен способ изготовления лонжерона лопасти методом намотки лентой, пропитанной связующим, на оправку [2] с помощью станка для спиральной намотки с последующей установкой заготовки в пресс-форму для полимеризации связующего. При этом конструктивные элементы: противообледенительная накладка, противовес, а также хвостовые отсеки лопасти обычно крепятся к лонжерону с помощью клеевого соединения [3], что снижает надежность устройства, в том числе и в случае применения секционного противовеса в оболочке из композиционного материала, являющейся армирующим элементом, повышающим надежность противовеса.

Целью изобретения является снижение трудоемкости способа и повышение надежности крепления в изделии таких высоконагруженных элементов, как противовесы и хвостовики, что в итоге снижает стоимость изготовления и повышает ресурс лопастей.

Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления лопастей и лонжеронов лопастей воздушных винтов летательных аппаратов и других полых изделий из композиционного материала путем намотки ленты из композиционного материала, пропитанной связующим, на оправку до получения заготовки изделия расчетной толщины с последующей полимеризацией материала и включающем установку конструктивных элементов изделия, например, противовеса, установку конструктивного элемента изделия осуществляют после намотки части расчетной толщины заготовки, соответствующей месту установки конструктивного элемента, предварительно поместив его в технологическую оболочку с фиксирующими крыльями, после чего продолжают намотку заготовки изделия до расчетной толщины заготовки с использованием крыльев технологической оболочки для фиксации установленного конструктивного элемента и полимеризуют изделие.

Способ изготовления лонжерона из композиционного материала поясняется чертежами, где на фиг. 1 - вид лопасти в плане; на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 - разрез противовеса, заключенного в технологическую оболочку; на фиг. 4 - разрез частично намотанной заготовки лонжерона с установленным противовесом в оболочке; на фиг. 5 - разрез заготовки лонжерона расчетной толщины.

Лопасть воздушного винта состоит из лонжерона 1 и хвостовых отсеков 2 (фиг. 1, 2). В теле лонжерона в его носовой части установлен противовес 3.

Способ изготовления лонжерона осуществляется следующим образом.

Противовес 3 помещают в технологическую оболочку 4 (фиг. 3) из двух слоев композиционного материала, раскроенную по шаблону, с боковыми фиксирующими крыльями 5. Толщина такой технологической оболочки составляет 0,2 - 1,5 мм.

В зависимости от типа конструктивного элемента, помещаемого в технологическую оболочку, количество, форма и расположение фиксирующих крыльев, образуемых материалом технологической оболочки, может варьироваться из соображений оптимальной фиксации элемента при последующей намотке ленты.

Намотку заготовки лонжерона 1 лентой из композиционного материала, пропитанной связующим, производят следующим образом.

Оправка устанавливается и закрепляется на станке. Задается программа перемещения раскладчика станка для автоматического формирования заготовки изделия с учетом своевременной остановки для установки конструктивных элементов изделия.

После формирования на оправке части тела заготовки лонжерона толщиной ₁ (фиг. 4), соответствующей месту установки противовеса, намотка приостанавливается.

Противовес в сборе 6 устанавливается на частично намотанную заготовку лонжерона (фиг. 4) и продолжается намотка заготовки до ее расчетной толщины ₂ (фиг. 5).

Программа задается с таким расчетом, чтобы после установки противовеса оставшаяся толщина ₃ наматываемого материала тела лонжерона была достаточной для надежного крепления устанавливаемого конструктивного элемента. В случае установки противовеса, например, величина ₃ составляет 0,5 - 3,0 мм.

Затем заготовка помещается в пресс-форму и полимеризуется.

Использование предлагаемого способа при изготовлении разрабатываемых лопастей показало его эффективность: сократилось количество технологических операций, снизилась трудоемкость изготовления и соответственно стоимость изделий, повысилась надежность закрепления противовеса, увеличился ресурс.