旋翼翼片填充体及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种旋翼(9，19)的翼片(5，15)的填充体的制造方法。另外，该方法包括逐层添加材料的一系列步骤，每个步骤都包括在前一个步骤中制造的前一材料层上制造新的材料层，至少一个步骤包括制造呈现出多个开口的网状材料层，逐层添加材料的一系列步骤产生各自具有封闭轮廓的网状材料层，网状材料层各自的封闭轮廓成对地相互接触并且形成翼片(5，15)的填充体的封闭壳层。

Rotor blade filler and its manufacturing method

The present invention relates to a manufacturing method of filler for the wing (5, 15) of a rotor (9, 19). In addition, the method includes a series of steps of adding material layer by layer, each step includes manufacturing a new material layer on the previous material layer manufactured in the previous step. At least one step includes manufacturing a mesh material layer with multiple openings, a series of steps of adding material layer by layer to produce mesh material layers with respective closed contours, and respective closed wheels of the mesh material layer. Contact each other in pairs and form a closed shell of the filler of the wing (5, 15).

【技术实现步骤摘要】
旋翼翼片填充体及其制造方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年7月28日提交的法国专利申请第1770806号的优先权，该申请文件的公开内容通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及制造用于旋翼翼片的填充体的方法的领域。这种用于翼片的填充体特别是可用作旋翼飞行器的主旋翼和/或尾旋翼或任何旋转翼(例如，特别是多旋翼无人机或螺旋桨)的翼片的一部分。一旦制成，这种填充体通常随后被包覆在复合增强材料中，该复合增强材料包括至少一个编织层，该编织层通过用作为编织层的不同纤维之间的粘合剂的树脂基质或矿物基质或金属基质浸渍，其中根据定义，两个或更多层构成层压件。另外，本专利技术还涉及一种用于旋翼翼片的填充体，该填充体包括至少一个具有封闭的孔的多孔组件。
技术介绍
在已知的方式中，例如，基于浸渍的卡板或用清漆涂覆的纸、基于树脂浸渍的凯夫拉、基于拉制铝网或基于挤出塑料材料(例如，特别是聚氨酯)，用于旋翼飞行器翼片的填充体可以例如由聚氨酯泡沫材料或所谓的“蜂窝”结构制成。此外，如文献WO2004/022319和NattaponChantarapanich等人的出版物《使用选择性激光熔化制造应用于航空领域的三维蜂窝结构：初步研究》(2014年10月20日发表在快速原型制造杂志(XP055199459)上)中所述，这种所谓的“蜂窝”结构也可以通过增材制造方法逐层构建。然而，无论使用何种制造方法，这种填充体然后都形成需要被设置在用基质浸渍的两个覆盖物(层压件、金属等等)之间的芯体。例如，一种这种材料被称为(杜邦公司注册的商标)。它由芳族聚酰胺纤维制成的片材构成，这些片材还要用酚醛树脂浸渍。例如，蜂窝结构的密度可以为大约25千克每立方米(kg/m3)，而聚氨酯泡沫材料的密度更多地在65kg/m3至120kg/m3的范围内。因此，使用底部覆盖物、填充体和顶部覆盖物通过这种方式制成的夹心结构能够制造具有相当大的弯曲强度并且由于接近95％的空隙率而同样具有高轻巧性的旋翼飞行器翼片。然而，考虑到蜂窝结构的几何构造，这种填充体在压缩时沿着直角参考系的三个轴呈现出大大不同的力学特性，所述三个轴包括沿着翼片部分的空气动力学轮廓的翼弦取向的横轴X、相对于翼片大体上沿着翼展方向(通常是蜂窝扩展的方向)取向的纵轴Y以及同时垂直于横轴X和纵轴Y的竖轴Z。具体地，蜂窝结构填充体沿着竖轴Z具有相当大的抗压强度特性，该竖轴Z可以对应于蜂窝孔的产生线的方向。蜂窝孔的这种定位特别有利于抵抗可能导致沿着该竖轴Z的部分的空气动力学轮廓被压扁的压力。相比之下，沿着另外两个轴，即横轴X和纵轴Y，蜂窝结构的抗压强度较小。当要定位翼片的其他结构部件、特别是需要在使形成翼片的外壳的全部或一部分的增强编织层定位之前且在模制该外壳的阶段之前设置在翼片中的部件(例如，特别是翼梁、抗扭盒段或翼肋)时，这种特性是不利的，至少是受约束的。具体地，在模制旋翼飞行器翼片的阶段期间，一旦所有元件都在非聚合状态下设置在模具中并闭合模具，在翼片的部分中、并因此在其填充体中就会出现较大的压力，并且在聚合期间这些力趋于使翼片的不同结构部件沿着三个轴X、Y和Z变形和移动。特别是由于沿着形成翼片的填充体的蜂窝结构的横轴X的抗压强度(或者更确切地为抗压刚度)差，因此子组件(诸如抗扭盒段)可能沿着横轴X、例如朝向该部分的空气动力学轮廓的尾侧产生移动。此外，蜂窝结构的顶面和底面通过构造而开口，随后由编织增强层覆盖。由于局限在锋利边缘处的这种支撑的不连续性并且由于编织增强层的固有柔性，因此在制造或操作之后观察到每个蜂窝孔的中心处的局部塌陷现象，这种现象产生了像高尔夫球那样的多重小面的表面效果。与悬在塔架之间的电缆所遵循的路径类似，翼片形状中由蜂窝填充体造成的这种局部降低也被称为“透印(telegraphing)”。因此这种表面效果需要大量的精加工操作，例如填充和打磨，以获得令人满意的表面状态。因此，通过这种方式形成的翼片的成本和技术特性因蜂窝结构的这些限制而恶化。虽然由泡沫材料(例如，聚氨酯型)制成的填充体没有这些缺点，但是它们的密度通常大于蜂窝结构的密度，即密度通常大于65kg/m3。此外，它们的制造成本较高，因为最初需要铸造泡沫材料的块体、对它们进行烘烤以及对它们除鳞，随后需要在构成填充体本身的这些块体中加工复杂的三维形状。最后，例如，由于泡沫材料包括有机化合物(例如，多元醇或异氰酸酯)并且由于可能存在大量的废料(由于废料与制造这种填充体的方法的关联性而可达到80％不可回收)，因此这种泡沫材料具有显著的生态影响。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提出可以避免上述限制的一种旋翼翼片的填充体的制造方法。另外，该制造方法使填充体能够在没有废料的情况下制造。此外，以这种方式制造的填充体的重量非常轻，并且可以沿着三个轴X、Y和Z具有大体相似的刚度和抗压强度特性。因此，本专利技术提供了一种旋翼翼片的填充体的制造方法。这种制造方法包括逐层添加材料的一系列步骤，每个步骤包括在前一个步骤中制造的前一材料层上制造新的材料层，所述步骤中的至少一个步骤包括制造呈现出多个开口的网状材料层。换言之，这种制造方法可以制造三维(即，沿着轴X、Y和Z)的填充体，并且可以包括通过借助于喷嘴将材料沉积到载体上、或者通过使用激光器的立体光固化成型来使一槽液相的物质局部聚合或选择性地烧结粉末相的物质来进行三维打印的步骤。因此，制造翼片填充体的这种方法对应于称为增层制造(ALM)的方法。这种方法特别地可以用于产生沿着轴X、Y和Z在三维上变化的填充体密度。因此，对于填充体在XZ平面中的每个截面，可以在设计翼片的填充体的内部结构的同时确定该截面在翼片填充体的XZ平面中的重心的确切位置，其中该内部结构例如通过沿着竖轴Z依次叠加完全不同的网状材料层来获得。此外，除了能够调节填充体的密度之外，这种制造方法同样也可以调节翼片的刚度和/或机械强度特性，特别是在弯曲或压缩方面。此外，逐层添加材料的一系列步骤产生各自具有封闭轮廓的网状材料层，网状材料层各自的这种封闭轮廓成对地相互接触并且形成翼片的填充体的封闭壳层。因此，该一系列步骤可以直接产生壳层具有大体光滑的外表面的填充体。因此，这种方法可以避免在用一个或多个编织增强层或层压件覆盖填充体时观察到的“透印”现象，因此还取消了额外的填充和打磨步骤。根据本专利技术，这种制造方法的不平常之处在于，逐层添加材料的一系列步骤产生各自具有多个几何形状的网状材料层，该多个几何形状设置在封闭轮廓内并且可以限定网状材料层的多个开口，网状材料层中的多个相应的几何形状成对地相互接触并且形成设置在翼片的填充体的封闭壳层内的封闭的孔的多孔网格结构。换言之，多孔网格结构可以通过例如改变与XY平面平行的平面中的几何形状来改变填充体的密度、刚度和/或机械强度特性。当然，也可以通过调整构成填充体的封闭的孔的数量、尺寸和形状以及改变用于产生封闭的孔的几何形状的厚度来改变填充体的密度、刚度和机械强度特性。此外，在第一种实现方式中，逐层添加材料的一系列步骤可以产生由相同物质制成的网状材料层。然而，在有利的第二种实现方式中，逐层添加材料的一系列步骤同样也可以产生由至少两种彼此不同的物质制成的网状材料层。因此，所述至少两种不同的物质有利地可以具有互不相同的密度和刚度和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋翼(9，19)的翼片(5，15)的填充体(1，11，21)的制造方法(30，40)，该制造方法(30，40)包括逐层添加材料的一系列步骤(31，32，41，42)，步骤(32，42)各自包括在前一个步骤(31，41)中制成的前一材料层上制造新的材料层，所述步骤(31，32，41，42)中的至少一个步骤包括制造呈现出多个开口(101)的网状材料层(2，12，22)，逐层添加材料的一系列步骤(31，32，41，42)产生各自具有封闭轮廓(3，13，23)的网状材料层(2，12，22)，所述网状材料层(2，12，22)的各自的封闭轮廓(3，13，23)成对地相互接触并且形成翼片(5，15)的填充体(1，11，21)的封闭壳层(4，14，24)，其中逐层添加材料的一系列步骤(31，32，41，42)产生各自具有多个几何形状(7，17，27)的网状材料层(2，12，22)，该多个几何形状(7，17，27)设置在封闭轮廓(3，13，23)内并且允许限定网状材料层(2，12，22)的多个开口(101)，网状材料层(2，12，22)中的多个相应的几何形状(7，17，27)成对地相互接触并且形成设置在翼片(5，15)的填充体(1，11，21)的封闭壳层(4，14，24)内的封闭的孔的多孔网格结构(8，18，28)。...

【技术特征摘要】
2017.07.28 FR 17708061.一种旋翼(9，19)的翼片(5，15)的填充体(1，11，21)的制造方法(30，40)，该制造方法(30，40)包括逐层添加材料的一系列步骤(31，32，41，42)，步骤(32，42)各自包括在前一个步骤(31，41)中制成的前一材料层上制造新的材料层，所述步骤(31，32，41，42)中的至少一个步骤包括制造呈现出多个开口(101)的网状材料层(2，12，22)，逐层添加材料的一系列步骤(31，32，41，42)产生各自具有封闭轮廓(3，13，23)的网状材料层(2，12，22)，所述网状材料层(2，12，22)的各自的封闭轮廓(3，13，23)成对地相互接触并且形成翼片(5，15)的填充体(1，11，21)的封闭壳层(4，14，24)，其中逐层添加材料的一系列步骤(31，32，41，42)产生各自具有多个几何形状(7，17，27)的网状材料层(2，12，22)，该多个几何形状(7，17，27)设置在封闭轮廓(3，13，23)内并且允许限定网状材料层(2，12，22)的多个开口(101)，网状材料层(2，12，22)中的多个相应的几何形状(7，17，27)成对地相互接触并且形成设置在翼片(5，15)的填充体(1，11，21)的封闭壳层(4，14，24)内的封闭的孔的多孔网格结构(8，18，28)。2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，逐层添加材料的一系列步骤(31，32)产生由相同物质制成的网状材料层(2)。3.根据权利要求1所述的制造方法，其中，逐层添加材料的一系列步骤(41，42)产生由至少两种彼此不同的物质制成的网状材料层(12，12’，22)。4.根据权利要求3所述的制造方法，其中，逐层添加材料的一系列步骤(41，42)产生至少两个彼此不同的网状材料层(12，12’)，其中第一网状材料层(12)由第一物质形成，并且第二网状材料层(12’)由不同于第一物质的第二物质形成。5.根据权利要求3所述的制造方法，其中，逐层添加材料的一系列步骤(41，42)产生由至少两种彼此不同的物质制成的至少一个网状材料层(22)。6.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈·阿马里，雅克·加菲耶罗，让弗朗索瓦·皮科内，
申请(专利权)人：空客直升机，
类型：发明
国别省市：法国,FR