制造直升飞机主旋翼桨叶的设备和方法技术

制造直升飞机主旋翼桨叶（１００）用的设备和方法，包括装配和压实桨叶分组件部件用的压实装置（１０）和在压实过程中将前缘包皮（１２０）扩展并插在桨叶分组件上用的包皮扩展／插入装置（５０）。在压实装置包括具有安装在支承结构上的仿形上翼型窝（１４）的下组件（１２）和具有固定密封在仿形背板上的压力袋（３２）的上组件（３０），该仿形背板固定在结构支承架（３６）上。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于制造设备和方法，更具体地说，属于制造直升飞机主旋翼桨叶用的设备和方法。
技术介绍
在航空航天工业中有一种扩大复合材料在各种结构和动力学用途中的应用的发展趋势。复合材料应用的一种特定用途是制造直升飞机的主旋翼桨叶。随着扩大使用复合材料来制造主旋翼桨叶，直升飞机工业正在继续寻找途径改善制造主旋翼桨叶用的工具设备和/或方法，以便减小与主旋翼桨叶有关的单位制造成本。通常，由于在主旋翼桨叶制造过程中出现的部件不合格或返工，每个桨叶的制造成本高于期望成本。在制造过程中复合材料显著受损以致使返工在成本上不合算或成品制成部件超出部件的规定容限时，通常就出现部件不合格。在制造过程中复合材料受损而可以以相对成本效益方式修补损伤时，就出现返工。Sikorsky飞机部研究成功一项制造直升飞机主旋翼桨叶用的平行制造技术报告，其中作为单独的部件同时制造一个桨叶分组件和一个前缘包皮，然后将预制的桨叶分组件和预制的前缘包皮结合成整体而形成装配好的主旋翼桨叶。随后固化装配好的主旋翼桨叶以形成成品主旋翼桨叶。该技术报告的采用需要大量措施，因为经验表明，在直升飞机操作期间主旋翼桨叶的前缘经受不同程度的磨损。由于此种磨损效果，直升飞机主旋翼桨叶的前缘在某些点上在航空动力学方面不适合继续使用。人们认为，不是替换整个主旋翼桨叶而替换可以替换的前缘包皮，可以有效而经济地修理磨损变坏的主旋翼桨叶。制造桨叶分组件的先有技术工艺涉及使用“蛤壳”式加工装置和复合材料的“湿”法树脂浸渍增强材料工艺。按照当前的竞争性市场，人们认为，使用蛤壳式加工装置和湿法树脂浸渍增强材料工艺制造的桨叶分组件的不合格率是不可接受的。蛤壳式加工装置的可靠性和精确度取决于安置加工装置外形的稳定性、所有紧固件和定位件的合适固定和销接以及外加的桨叶外模制线压力的可变性。蛤壳式加工装置和湿法树脂浸渍增强材料工艺产生收缩而使容限变坏，这导致部件不合格。蛤壳式构型在树脂浸渍增强材料制成的桨叶分组件的跨度上产生非对称的压力分布。该平行制造技术报告中有关的另一方面是包皮扩展装置，用于使前缘包皮与桨叶分组件整体结合。该前缘包皮具有预制的构型，该构型不允许包皮直接插在桨叶分组件上。相反，前缘包皮的后边缘必须被扩展开，使前缘包皮能够被插在桨叶分组件上。先有技术的包皮扩展装置包括分段的带角度的不锈钢板金属夹具，它们沿翼展方向安装在前缘包皮的后边缘上，与前缘包皮的内模制线(IML)表面(这些表面用复合材料制成)相接触。先有技术夹具有每一段利用一个侧凸轮杆单独驱动。在扩展开包皮后边缘的过程中先有技术的夹具对前缘包皮的内模制线表面施加剪切作用力。由先有技术夹具产生的剪切作用力在受到其剪切作用力的复合材料中造成裂纹和分层作用，导致部件不合格或返工。在先有技术前缘包皮扩展装置的上述缺点之外，各段夹具是顺序单独驱动的，因此扩展开整个前缘包皮包括多次重复操作。这样一种工序不仅费力费时因而费钱，而且它还在前缘包皮的后边缘中产生不需要的应力。需要提供一种设备，它能扩展前缘包皮以将其插在桨叶分组件上而不在前缘包皮的复合材料中产生裂纹和/或分层使用。最好是，该设备应当在单独一次操作中扩展开前缘包皮，以减少扩展开前缘包皮所需的时间。也需要提供一种装配和压实桨叶分组件用的装置，它能在压实桨叶分组件期间提供均匀的压力分布，这有利于使用预浸处理的复合材料，并保证装置中安置的桨叶分组件部件合适地沿翼弦方向和翼展方向对准。同时需要提供一种包皮扩展装置和压实装置，它们组合起来简化将扩展开的前缘包皮插在桨叶分组件上的过程。本专利技术的另一个目的是提供一种包皮扩展/插入装置，该装置能在单独一次操作中扩展开一个前缘包皮。本专利技术的第三个目的是提供一种压实装置，用于装配和压实桨叶分组件部件，该装置能在压实桨叶分组件期间形成均匀的压力分布。本专利技术的第四个目的是提供一种压实装置，该装置能保证在该压实装置中装配的桨叶分组件的部件沿翼弦方向和沿翼展方向对准。本专利技术的第五个目的是提供一种包皮扩展/插入装置和一种压实装置，它们结合在一起极大地简化了将扩展开的前缘包皮装置插在桨叶分组件上的过程。本专利技术的上述和其它目的是通过根据本专利技术的一种包皮扩展/插入装置来达到的，该装置用于扩展一个前缘包皮并将扩展开的前缘包皮插入而使其与桨叶分组件结合在一起。该包皮扩展/插入装置包括可以移动的支柱、可动地结合安装在该可以移动的支柱上的细长的上托架部件和可动地结合安装在该可以移动的支柱上的细长的下托架部件。多个抽吸杯结合安装在上下细长托架部件的每一个上。设有一个在脱开位置、接合位置和操作位置之间将同步运动传递给上下托架部件的装置，在该脱开位置中可以将前缘包皮插在多个安装结合在该上下托架上的抽吸杯之间而不与它们接触，在该接合位置中该多个抽吸杯对接地接合前缘包皮的相应外模制线(OML)表面，而在该操作位置中前缘包皮被扩展开来以插在桨叶分组件上。设置一个机构用于在处于接合位置的多个抽吸杯中产生抽吸力，使抽吸杯吸持前缘包皮的相应外模制线表面，使得随后上下细长托架部件同步运动到操作位置而造成前缘包皮被扩展开来。设置一个移动可移动的支柱用的机构，用于将扩展开的前缘包皮插在桨叶分组件上。该包皮扩展/插入装置还包括一个指示扩展开的前缘包皮已经完全插在桨叶分组件上用的机构。该同步运动传递机构包括多个安装结合在细长的上托架部件和可移动支柱上的气缸、多个安装结合在细长的下托架部件和可移动支柱上的气缸以及通气连接在多个气缸上的压力源。开动压力源将增压空气提供给多个气缸，从而使上下细长的托架部件在脱开位置、接合位置和操作位置之间产生同步运动，在该脱开位置中可以将前缘包皮部件插在多个安装结合在上下细长的托架部件的插吸杯之间而不与它们接触，在该接合位置中多个抽吸杯对接地接合前缘包皮的相应的外模制线表面，而在该操作位置中前缘包皮被扩展开来以插在桨叶分组件上。对于所述实施例，90个抽吸杯安装结合在上细长托架部件上而90个抽吸杯安装结合在下细长托架部件上。为了扩展和插上前缘包皮使其与桨叶分组件结合，将前缘包皮安装在上下排抽吸杯之间，使上下排抽吸杯同步移动到接合位置，在该接合位置中该多个抽吸杯对接地接合前缘包皮的相应外模制线表面，在上下排抽吸杯中产生抽吸力，使抽吸杯吸持前缘包皮的相应外模制线表面，使上下排抽吸杯同步运动到操作位置而使前缘包皮扩展开来，并将扩展开的前缘包皮插在桨叶分组件上。本专利技术提供了一种装配和压实桨叶分组件用的压实装置，该桨叶分组件包括上下复合材料蒙皮、蜂窝心子和翼梁组件(一个翼梁有至少一个粘合于其上的平衡重物)。该压实装置包括一个下组件，该下组件包括一个支承结构和一个安装结合在该支承结构上的仿形上翼型窝。该仿形上翼型窝有一个限定上复合材料蒙皮的翼型表面的外模制线表面、多个用于定位处于该仿型上翼型窝中的上复合材料蒙皮与蜂窝心子组合部件的加工销以及多个用于使翼梁组件在该仿制上翼型窝内沿翼弦方向对准定位的止推销。一个分别在该仿形上翼型窝的内侧端和外侧端处安装结合的翼梁支柱，用于使翼梁组件在该仿形上翼型窝中沿翼展方向对准定位。该压实装置还包括一个上组件，该上组件包括一个结构支承架、一个固定在该结构支承架上的仿形背板以及一个与该仿形背板密封结合固定的压力袋，该压力袋具有对应于桨叶分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包皮扩展／插入装置（５０），用于扩展前缘包皮（１２０）和插入扩展开的前缘包皮以与桨叶分组件（１３２）结合，包括：可以移动的支柱（５２）；细长的上托架部件（６０Ｕ），可动地结合安装在所述可以移动的支柱（５２）上；多个抽吸杯（６ ６Ｕ），结合安装在所述细长的上托架部件（６０Ｕ）上；细长的下托架部件（６０Ｌ），可动地结合安装在所述可以移动的支柱（５２）上；多个抽吸杯（６６Ｌ），结合安装在所述细长的下托架部件（６０Ｌ）上；在脱开位置、接合位置和操作位置之间将 同步运动传递给所述上下细长的托架部件（６０Ｕ、６０Ｌ）用的装置，在该脱开位置中可以将前缘包皮部件（１２０）插在多个安装结合在所述上下细长的托架部件（６０Ｕ、６０Ｌ）中的抽吸杯（６６）之间而不与它们接触，在该接合位置中所述多个抽吸杯（６６）对接地接合前缘包皮（１２０）的相应的外模制线表面（１８），而在该操作位置中前缘包皮（１２０）被扩展开来以插在桨叶分组件（１３２）上；在处于接合位置的所述多个抽吸杯中产生抽吸力用的机构，该抽吸力使所述抽吸杯吸持前缘包皮的相应外模制线表面，使 得随后所述上下细长的托架部件同步运动到操作位置而造成前缘包皮被扩展开来；以及移动所述可移动的支柱（５２）用的机构（７４），用于将扩展开的前缘包皮插在浆叶分组件上。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：KP莱希，CD琼斯，
申请(专利权)人：联合工艺公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]