直升机旋翼的复合材料桨尖小翼组件制造技术

直升机旋翼的复合材料桨尖小翼组件（１０）包括复合材料主整流罩（２０）、在主整流罩（２０）内部与之组合成整体的整体式复合材料肋件（６０）、与复合材料主整流罩（２０）粘结在一起的复合材料闭合整流罩（５０）、以及与复合材料主整流罩（２０）和复合材料闭合整流罩（５０）粘结在一起的磨损片（７０）。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及直升机旋翼，更具体地说，涉及直升机旋翼的复合材料桨尖小翼组件。
技术介绍
直升机旋翼组件尤其是它的旋翼受各种作用力一气动力、惯性力和离心力。具体而言，旋翼必须设计为能承受各种动载荷，诸如弯曲载荷、翼面载荷(面外)和弦向载荷(面内)、轴向载荷(离心的)以及扭转载荷。这些动载荷使旋翼产生不同程度的应力/应变。尤其是旋翼的最外端或桨尖受到气动力引起的最大应力/应变，并同时受到在直升机旋翼组件工作时因磨损和剥蚀(由于旋翼桨尖高的旋转速度)引起的最严重的结构强度刚度递降。此外，旋翼最外端最有可能受外物撞击而导致结构性破坏。因此，在直升机技术中已知在直升机旋翼的最外端装上作为牺牲品或可拆的桨尖小翼。有代表性的直升机旋翼桨尖小翼的例子可见美国专利NO.4,120,610，其中公开了一种固定在直升机旋翼前缘梁上的桨尖小翼；以及可见美国专利NO.5,320,494，其中叙述了一种旋翼的可更换的桨尖部分和固定在此桨尖部分上的复合材料桨尖小翼，上述桨尖部分由与内部的蜂窝结构芯子粘结的复合材料蒙皮组成。附图说明图1A-1C作为举例表示了在美国专利5,542,820中介绍的直升机旋翼100。旋翼100包括设计用于将旋翼100安装在直升机旋翼桨毂(图中未表示)上的靠翼根的部分102、中段104和可更换的桨尖段106(参考数字105指明在中段104的外端与可更换的桨尖段106之间的分界线)。内段、中段和桨尖段102、104、106共同确定了旋翼100的翼展。此旋翼100有前缘108和后缘110，它们共同确定了旋翼100的弦长。旋翼100的内段和中段102、104装有分别限定了旋翼100的上下气动表面的上和下复合材料蒙皮112、114、蜂窝结构的芯子116、翼梁118、一个或多个配重120、前缘包端122以及调整片124。上和下蒙皮112、114粘结在蜂窝结构的芯子116上，后者在复合材料蒙皮112、114之间起重量轻而结构刚度大的构件的作用。翼梁118是预制件(或用复合材料或用金属材料例如钛)，并起旋翼100主要结构件的作用，承受在直升机旋翼组件工作时在旋翼100中产生的扭、弯、剪以及离心动载荷。一个或多个配重120与翼梁118连接，使旋翼100静平衡和动平衡。前缘包端122是预制的复合式构件，它由复合材料例如嵌入适当的树脂基体中的编织玻璃纤维材料和耐磨材料，例如钛和镍片制成。包端122总体上成C形，它限定了从内段102的内端到中段104的外端旋翼100的前缘108。前缘包端122尤其是耐磨片防止旋翼100前缘108磨损。前缘包端122还用控制旋翼100的翼型公差。旋翼106可更换的桨尖段106有确定的空气动力学布局，例如后掠形、梯形和/或上反角，以改善旋翼100和旋翼组件的气动性能。可更换的桨尖段106由与蜂窝结构的芯子粘结在一起的上和下复合材料蒙皮组成。在可更换的桨尖段106蜂窝结构的芯子内制有凹槽140，它的尺寸略大于翼梁118的外尺寸。可更换的桨尖段106用粘合材料如环氧树脂薄膜通过粘结固定在翼梁118上，环氧树脂薄膜粘贴在限定凹槽140的壁上和翼梁118的外表面上。此外，紧固件145例如螺纹紧固件可用来强化可更换的桨尖段106与中段104的固定。上述可更换的桨尖段可在维修和供应基地拆除，在那里能非常方便地及时修理或更换拆除的桨尖。所叙述的旋翼100的实施例还包括一例如嵌入适当的树脂基体内的石墨纤维的复合材料桨尖小翼144，它例如借助于紧固件146与可更换的桨尖段106的外端固定在一起。按另一种可供选择的方案，桨尖小翼144也可以用金属材料例如钛或铝制造。此桨尖小翼144可在机场更换，这使与更换有关的时间和费用降到最低程度。可更换的桨尖段106包括磨损片150，以及复合材料的桨尖小翼144包括磨损片152。典型地用耐磨金属材料如镍制成的磨损片150、152，共同限定了可更换的桨尖段106的前缘。本专利技术的代理人，Sikorsky Aircraft Corporation，目前提供了用于其UH-60 BLACK HAWK和SH-60 SEAHAWK(BLACK HAWK和SEAHAWK是Sikorsky Aircraft Corporation的注册商标)直升机可更换的桨尖小翼组件。这些可更换的桨尖小翼组件包括主整流罩、内肋、复合材料闭合整流罩和镍制磨损片。主整流罩用铝制造并有确定的气动布局，即有空气动力面的上和下翼型、前缘和后缘。内肋由多个C形铝构件组成，它们布置在主整流罩的空腔内并借助于航空紧固件固定在上和下翼型上。具有气动布局的复合材料闭合整流罩用KEVLAR基的复合材料制造(KEVLAR是E.I.du Pont de Nemours &Co.，Wilmington，DE的注册商标，用于拉伸强度极高的芳族聚酰胺纤维)，并利用适当的粘结剂与主整流罩粘结在一起。镍制磨损片与主整流罩和闭合整流罩粘结在一起。铝桨尖小翼组件用螺栓与旋翼的外端连接。尽管上文所述铝制桨尖小翼组件在功能上有效地实现它们的设计目的，但这种先有技术的桨尖小翼组件有一些局限性。例如，每一个铝制桨尖小翼组件由16个单独的构件组成，所以这些铝制桨尖小翼组件的加工和装配既费时劳动强度又大。尤其是，将一个个C形肋构件与主整流罩组合在一起特别费时间和劳动强度大，需要90个以上的航空紧固件来将一个个C形肋构件与主整流罩固定在一起。此外，主整流罩对旋翼工作时在浆尖小翼组件上产生的高气动载荷敏感易引起疲劳裂纹，因此，铝制桨尖小翼组件必须定期检查和更换。所以有必要提供一种用于直升机旋翼的易于制造和组装的桨尖小翼组件，也就是说它与上文所述先有技术的铝制桨尖小翼组件相比，更具有重复性和成本更低。这一桨尖小翼组件应有一种设计造型，使之作为目前应用于UH-60 BLACK HAWK和SH-60 SEAHAWK直升机中的铝制桨尖小翼组件的改型产品而具有兼容性。专利技术概述本专利技术的一个目的是提供一种直升机旋翼用的复合材料桨尖小翼组件，它包括一整体的复合材料肋件。本专利技术的这个和另一个目的是提供一种直升机旋翼的复合材料桨尖小翼组件，它包括复合材料主整流罩、在此复合材料主整流罩内部与之组合成整体的整体式复合材料肋件、与此复合材料主整流罩组合成整体的复合材料闭合整流罩、以及与所述复合材料主整流罩和所述复合材料闭合整流罩组合成整体的磨损片。附图简要说明只要结合附图并参见下面的详细说明便可以更全面地理解本专利技术和具有的特征和优点。附图有图1A作为举例的直升机旋翼顶视图；图1B沿图1A中的线1B-1B的直升机旋翼横截面图；图1C图1A的直升机旋翼可更换的桨尖段放大顶视图；图2A按本专利技术的复合材料桨尖小翼组件透视图；图2B图2A的复合材料桨尖小翼组件底视图；图3是图2A、2B的复合材料桨尖小翼组件复合材料主整流罩的上翼型面平面图，图3还示意表示了构成复合材料主整流罩的单向铺层和平织铺层的纤维方向(纤维方向以直升机旋翼的顺桨轴线为基准)；图3A沿图3线A-A的横截面图；图3B沿图3线B-B的横截面图；图3C沿图3线C-C的横截面图，符号CL20指明复合材料主整流罩的弦线；图3D沿图3线D-D的横截面图，符号CL20指明复合材料主整流罩的弦线；图3E沿图3线本文档来自技高网...

【技术保护点】
直升机旋翼的复合材料桨尖小翼组件，包括：复合材料主整流罩；在主整流罩内部与之组合成整体的整体式复合材料肋件；与主整流罩组合成整体的复合材料闭合整流罩；以及与复合材料主整流罩和复合材料闭合整流罩组合成整体的磨损片。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：DA科瓦尔斯基，CD琼斯，CJ达蒙，LM梅耶尔，
申请(专利权)人：西科尔斯基飞机公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]