【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于直升机复合材料桨叶制造技术中的桨叶模压成型，具体涉及一种直升机复合材料桨叶成型装置及方法。
技术介绍
1、旋翼系统是直升机的关键组成部件，旋翼系统中的主桨叶在绕着旋翼轴的旋转过程，为直升机提供了足够且稳定的升力。旋翼系统内一般有2至7片主桨叶，每片主桨叶均需要有相同且精确的几何外形及重心位置，以保证桨叶旋转时形成的锥形面稳定，尽可能的降低系统振动问题。
2、为保证气动外形精度，直升机复合材料桨叶一般由较精确的模压工装制造而成。工艺上，复合材料桨叶一般采用全复合材料共固化而成，将玻璃预浸料翼梁、泡沫芯、碳纤维织物预浸料铺贴在成型工装下模的型腔内，进行定位整理，然后由工装上模将桨叶整体压实，采用热压设备加热、加压固化。共固化桨叶零组件较少，工序数量相对较少，可一次性完成桨叶的模压成型。成型时，桨叶翼梁无需预先固化，但在铺层时，翼梁需要手工在下模内完成复杂的外形塑造、定位工作，人工干预较明显，需要一定的熟练程度，产品质量稳定性相对偏低，如桨叶在出模时的重量一致性难以保证，重心易偏移，每次静矩值调整量较大；固化过程中，桨叶内部未固化翼梁会受到合模挤压力的相互作用而变形，出现内部复合材料纤维变形褶皱、局部富树脂等质量问题，部分问题可以通过无损手段如x射线、超声扫描等检测发现，但部分潜在的风险不易通过无损手段发现。
3、桨叶的另一种制造方法可采用共胶接成型工艺。例如，将桨叶中空翼梁等主要承力复合材料件预先固化成型，对零件进行预先检测，保证在桨叶成型前零件便有较高的质量一致性，或通过选配方式，将质量合适的
4、蒙皮褶皱、弱胶接问题：桨叶复合材料结构中空翼梁与金属结构相比，纤维取向、厚度可以通过大程度的优化制定，达到满足特定方向力学性能要求的目的。复合材料中空翼梁重量轻、强度高，有着明显的结构优势，是现代直升机桨叶中较先进的设计结构。但制造难度相对较大，受成型模具材料、树脂固化收缩、加压变形等影响，外形易出现0.2-0.5mm的偏差，且偏差程度受几何尺寸的影响不尽相同。如图2，几何尺寸偏差可能是局部的也可能是整体的，当出现外形偏差时，桨叶蒙皮内表面会与翼梁外表面出现间隙不均、压力不均问题。随着固化温度的不断升高，胶接面内的胶黏剂会受压力的影响向间隙较大、压力小的位置流动，同时蒙皮可能会出现不同程度的褶皱、弱胶接问题，需要调整工艺方法解决这一问题。
5、内应力较大问题：中空翼梁桨叶一般在桨尖大梁内部、后腔泡沫预先安装用于调整静矩的配重腔盒体，盒体同样起到桨叶固化过程中对翼梁、泡沫等零件的定位作用，当翼梁预先固化后，其几何形状、由其长度基本不发生变化。固化后的碳纤维复合材料通常的热膨胀系数为2.2e-6/k,桨叶成型模一般采用的钢材的热膨胀系数为1.2e-5/k。两者的差异会带来一个问题，翼梁的长度不能随模具受热膨胀而伸长等量的长度，这种情况下，桨叶大梁的定位盒体将失效，蒙皮与大梁间存在较大的应力，需要通过完善工艺方法、调整几何结构来解决这一问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的：本专利技术提出本专利技术是一种直升机复合材料桨叶成型装置及方法，着重解决桨叶固化过程中的蒙皮褶皱、弱胶接、内应力较大及定位问题，形成一种较完整的直升机复合材料中空翼梁桨叶成型方法。
2、本专利技术的技术方案：为了实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，提出一种直升机复合材料桨叶成型装置，直升机复合材料桨叶包括桨叶中空翼梁、后腔填充材料、前缘填充材料、后配重盒体、前配重盒体、上翼面蒙皮、下翼面蒙皮；上翼面蒙皮、下翼面蒙皮之间设置有桨叶中空翼梁，前缘填充材料设置于桨叶中空翼梁外侧前端、后腔填充材料设置于桨叶中空翼梁外侧后端、后配重盒体设置于后腔填充材料内，其侧面贴合于桨叶中空翼梁外表面；前配重盒体设置于桨叶中空翼梁内；所述成型装置包括工装上模、工装下模、以及设置于中空翼梁内的桨叶蒙皮支撑装置；所述工装下模的其中一端端部内表面固定有桨叶中空翼梁根部定位销，用于成型过程中进行桨叶中空翼梁的桨根部定位；靠近所述工装下模的另一端端部开设有后配重盒体定位销，通过后配重盒体的定位，实现桨叶中空翼梁靠近桨尖一端的面定位；所述工装上模、工装下模通过合模螺栓锁紧。
3、在一个可能的实施例中，所述桨叶蒙皮支撑装置采用扁平状硅胶气囊。
4、在一个可能的实施例中，所述所述工装上模、工装下模采用invar钢材料。
5、根据本专利技术的第二方面，提出一种直升机复合材料桨叶成型方法，包括如下步骤：
6、步骤1：将桨叶蒙皮支撑装置置于桨叶中空翼梁内；
7、步骤2：对桨叶中空翼梁的外表面进行提高粗糙度的表面预处理；
8、步骤3：按顺序，在工装下模内表面依次铺放下翼面蒙皮，桨叶中空翼梁、前缘填充材料、后配重盒体、后腔填充材料；通过桨叶中空翼梁根部定位销定位桨叶中空翼梁的桨叶根部，通过后配重盒体定位销定位后配重盒体；
9、步骤5：对工装下模进行真空预处理；
10、步骤6：将上翼面蒙皮铺贴在工装上模内，将工装上模翻转，定位在工装下模上方，通过合模螺栓锁紧；
11、步骤7：向桨叶蒙皮支撑装置中充入气体，使其保持支撑状态；
12、步骤8：将工装整体转运至固化设备，根据桨叶成型控温要求进行桨叶整体控温固化；
13、步骤9：进行桨叶蒙皮支撑装置卸压，取出桨叶蒙皮支撑装置，并取出成型桨叶；
14、步骤10：在成型桨叶上的后配重盒体前方开设前配重盒体安装孔，通过胶接夹具将前配重盒体定位在前配重盒体安装孔内，通过局部加热固化粘接。
15、在一个可能的实施例中，在所述步骤2中，表面预处理的过程包括清除桨叶中空翼梁可剥离的布层或用砂纸打磨表面。
16、在一个可能的实施例中，在所述步骤7中，保持桨叶蒙皮支撑装置气压为0.4mpa-0.5mpa。
17、在一个可能的实施例中，在所述步骤6中，合模间隙≤0.1mm。
18、在一个可能的实施例中，在所述步骤8中，分别在工装工装上摸、工装下模的高温区及低温区布置热电偶，有效控制成型模温度。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
20、1)本专利技术为空心翼梁桨叶成型工艺方法，着重剖析了类似结构桨叶成型的技术要点，与共固化桨叶成型技术相比，是一种全新的桨叶成型方案；
21、2)本专利技术采用的工艺方法，能够解决空本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种直升机复合材料桨叶成型装置，其特征在于，包括工装上模、工装下模、以及设置于中空翼梁内的桨叶蒙皮支撑装置；所述工装下模的其中一端端部内表面固定有桨叶中空翼梁根部定位销，用于成型过程中进行桨叶中空翼梁的桨根部定位；靠近所述工装下模的另一端端部开设有后配重盒体定位销，通过后配重盒体的定位，实现桨叶中空翼梁靠近桨尖一端的面定位；所述工装上模、工装下模通过合模螺栓锁紧。
2.根据权利要求1所述的一种直升机复合材料桨叶成型装置，其特征在于，所述桨叶蒙皮支撑装置采用扁平状硅胶气囊。
3.根据权利要求1所述的一种直升机复合材料桨叶成型装置，其特征在于，所述所述工装上模、工装下模采用INVAR钢材料。
4.一种直升机复合材料桨叶成型方法，采用权利要求1-3任一项所述的一种直升机复合材料桨叶成型装置，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种直升机复合材料桨叶成型方法，其特征在于，在所述步骤2中，表面预处理的过程包括清除桨叶中空翼梁可剥离的布层或用砂纸打磨表面。
6.根据权利要求4所述的一种直升机复合材料桨叶成型方法，
7.根据权利要求4所述的一种直升机复合材料桨叶成型方法，其特征在于，在所述步骤6中，合模间隙≤0.1mm。
8.根据权利要求4所述的一种直升机复合材料桨叶成型方法，其特征在于，在所述步骤8中，分别在工装工装上摸、工装下模的高温区及低温区布置热电偶，有效控制成型模温度。
...【技术特征摘要】
1.一种直升机复合材料桨叶成型装置，其特征在于，包括工装上模、工装下模、以及设置于中空翼梁内的桨叶蒙皮支撑装置；所述工装下模的其中一端端部内表面固定有桨叶中空翼梁根部定位销，用于成型过程中进行桨叶中空翼梁的桨根部定位；靠近所述工装下模的另一端端部开设有后配重盒体定位销，通过后配重盒体的定位，实现桨叶中空翼梁靠近桨尖一端的面定位；所述工装上模、工装下模通过合模螺栓锁紧。
2.根据权利要求1所述的一种直升机复合材料桨叶成型装置，其特征在于，所述桨叶蒙皮支撑装置采用扁平状硅胶气囊。
3.根据权利要求1所述的一种直升机复合材料桨叶成型装置，其特征在于，所述所述工装上模、工装下模采用invar钢材料。
4.一种直升机复合材料桨叶成型方法，采用权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘启迪，王志刚，李嘉晨，武昊哲，李丽丽，初旭更，姜绪才，王振林，时振东，郝钢凝，王庆有，
申请(专利权)人：哈尔滨飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。