Способ изготовления пустотелой композитной лопасти воздушного винта

 

Назначение: изготовление лопастей воздушных винтов из композитов на основе тканых и ниточных армирующих наполнителей и полимерных связующих для мотодельтапланов и легкомоторных самолетов. Сущность изобретения: элементы заготовки выполняют в виде половинок лопасти с комлевой частью из набора тканевых лепестков укладкой их друг на друга. На участках, формирующих при сборке переднюю кромку 2 лопасти, между лепестками помещают разделительную пленку. При сборке последовательно лепестки обеих половинок укладывают с нахлестом друг на друга, удаляя разделительную пленку. Затем комлевую часть соединяют с металлическими втулками, а в полость заготовки со стороны задней кромки 3 лопасти заводят герметичный мешок 10 и защемляют его край между заготовками половинок лопасти. Далее осуществляют тремо-пневмоформирование в пресс-форме, при этом кромку мешка 10 защемляют между полуформами II пресс-формы. 5 ил.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности, к способам изготовления лопастей воздушных винтов из композитов на основе тканых и ленточных армирующих наполнителей и полимерных связующих и может быть использовано для мотодельтапланов и легкомоторных самолетов.

Известен способ изготовления композитной лопасти воздушного винта путем формирования в отдельных полуформах верхней и нижней половинок лопасти с полной их термообработкой и последующей склейкой готовых полулопастей [1] Наиболее близким по технической сущности является известный способ изготовления пустотелой композитной лопасти воздушного винта, включающий изготовление элементов заготовки из тканого предварительно пропитанного связующим материала, сборку их в заготовку пространственной формы с возможностью скольжения элементов относительно друг друга, размещение герметичного мешка в полости заготовки, термопневмоформование и оформление комлевой части [2] К недостаткам известных способов можно отнести невозможность изготовления надежной конструкции лопасти, невозможность одновременного формирования ее комля.

Лопасть, изготовленная по первому способу, ненадежна из-за кругового клеевого шва, соединяющего половинки лопасти, являющегося концентратором напряжений.

Лопасти, изготовленные в соответствии с другим способом, более надежны, но не обеспечивают точного формирования полости лопасти, особенно в зоне носка, из-за невозможности заведения герметичного мешка в эту зону, а также из-за наличия стыков элементов заготовок в готовой конструкции.

Кроме того, ни одним из этих способов нельзя одновременно с изготовлением пера лопасти сформировать ее комель.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка надежного способа изготовления пустотелых лопастей воздушных винтов с оптимальным равномерным распределением армирующего материала по передней кромке и формированием комля, интегрально связанного с пером лопасти.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является повышение качества изделий, достигаемое за счет соответствующего кроя элементов заготовки, технологии их сборки, а также за счет фиксации кромки герметичного мешка в заготовке перед термопневмоформированием.

Для достижения указанного технического результата в способе изготовления пустотелой композитной лопасти воздушного винта, включающем изготовление элементов заготовки из тканого предварительно пропитанного связующим материала, сборку их в заготовку пространственной формы с возможностью скольжения элементов относительно друг друга, размещение герметичного мешка в полости заготовки, термопневмоформирование с оформлением комля, согласно изобретению элементы заготовки выполняют в виде половинок лопасти с комлевой частью из наборов тканевых лепестков укладкой их друг на друга с чередованием с разделительной пленкой, например, фторопластовой, на участках, формирующих при сборке переднюю кромку лопасти, сборку заготовки производят соединением половинок лопасти через разделительную пленку на участке задней кромки и путем поочередного удаления разделительной пленки и последующего нахлеста лепестков обеих половинок друг на друга на участке передней кромки, комлевую часть заготовки перед термопневмоформированием соединяют с металлическими наружной и внутренней втулками путем заведения ее внутрь наружной и фиксирования с помощью внутренней, размещение герметичного мешка производят через раскрепление в задней кромке с защемлением его края между половинками лопасти, при этом размер тканевых лепестков по ширине участка, формирующего переднюю кромку лопасти, выбран с учетом гарантированного остаточного нахлеста после термопневмоформования.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид лопасти, на фиг. 2 схема раскроя тканевых лепестков, на фиг. 3 - формование заготовок лепестков в полуформе, на фиг. 4 сборка заготовки, поперечный разрез, на фиг. 5 размещение заготовки лопасти и герметичного мешка в прессформе.

Лопасть воздушного винта из композита содержит перо 1 с передней 2 и задней 3 кромками и комель 4 с наружной 5 и внутренней 6 металлическими втулками.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом.

Из предварительно пропитанной, например, эпоксидной смолой с отвердителем, стекло, угле- или органоткани вырезают лепестки 7 (фиг. 2), по профилю полулопасти с комлевой частью и с превышением ширины участка передней кромки для обеспечения гарантированного остаточного нахлеста после термопневмоформования. Величина превышения определяется экспериментальным путем и зависит от свойств используемых материалов, размеров готовой лопасти и т.д. На фиг. 2 она обозначена буквой "а". Затем производят укладку необходимого (для получения заданной толщины стенки) числа лепестков 7 в отдельные полуформы, прокладывая между соседними лепестками 7 на участках, формирующих переднюю кромку 2 лопасти, разделительную пленку 8, например, фторопластовую (фиг. 3). После этого в одну из полуформ помещают пенопластовый вкладыш 9 (фиг. 4), имеющий форму полости лопасти, размещают полоску разделительной пленки по краю формируемой задней кромки 3 и сверху укладывают другую заготовку, совмещая участки задней кромки 3. Переднюю кромку 2 формируют путем поочередного удаления разделительной пленки и заворачивания вовнутрь кромок противолежащих лепестков 7, начиная с внутренних. Затем удаляют вкладыш, заводят в полость со стороны задней кромки герметичный мешок 10 (фиг. 5) и защемляют край мешка между половинками лопасти. После этого комлевую часть заготовки лопасти заводят внутрь наружной металлической втулки 5 и фиксируют ее положение с помощью внутренней втулки 6, которую заводят с торца. Производят сборку пресс-формы с зажимом выступающей кромки герметичного мешка 10 между полуформами 11 (фиг. 5), создают давление для раздува мешка, нагревают до заданной температуры, выдерживают при температуре и давлении, охлаждают, извлекают изделие, удаляют герметичный мешок, заделывают место его удаления.

Пример конкретного осуществления способа.

Была изготовлена лопасть воздушного винта мотодельтаплана из стеклопластика, для чего стеклоткань, предварительно пропитали эпоксидной смолой марки ЭХД-Ф, произвели раскрой лепестков, их укладку в полуформы с чередованием на указанных выше участках с фторопластовой пленкой, сборку заготовки как было описано выше, произвели термопневмоформование, использовав герметичный мешок из полиамида марки ПК-4.

Испытания в условиях эксплуатации подтвердили надежность предложенного способа, высокое качество конструкции, ее высокие аэродинамические свойства.

Таким образом, данное техническое решение позволяет повысить качество и эксплуатационную надежность готового изделия, что соответствует критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретения.

Формула изобретения

Способ изготовления пустотелой композитной лопасти воздушного винта, включающий изготовление элементов заготовки из тканого, предварительно пропитанного связующим, материала, сборку их в заготовку пространственной формы с возможностью скольжения элементов относительно друг друга, размещение герметичного мешка в полости заготовки, термопневмоформирование с оформлением комля, отличающийся тем, что элементы заготовки выполняют в виде половинок лопасти с комлевой частью из наборов тканевых лепестков укладкой их друг на друга с чередованием с разделительной пленкой, например фторопластовой, на участках, формирующих при сборке переднюю кромку лопасти, сборку заготовки производят соединением половинок лопасти через разделительную пленку на участке задней кромки и путем поочередного удаления разделительной пленки и последующего нахлеста лепестков обеих половинок друг на друга на участке передней кромки, комлевую часть заготовки перед термопневмоформированием соединяют с металлическими наружной и внутренней втулками путем заведения ее внутрь наружной и фиксирования с помощью внутренней, размещение герметичного мешка производят через раскрепление в задней кромке с защемлением его края между половинками лопасти, при этом размер тканевых лепестков по ширине участка, формирующего переднюю кромку лопасти, выбран с учетом гарантированного остаточного нахлеста после термомневмоформования.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5