[发明专利]一种复合材料主桨叶共胶接成型方法

说明书

本发明公开了一种复合材料主桨叶共胶接成型方法，包括：配套金属零件、复合材料零件的加工、预成型以及表面处理；复合材料蒙皮的数控下料、主承力梁缠绕、主承力梁预成型、D型梁桨叶成型、合模、固化，然后启模、清理，得到成型后的桨叶，并对桨叶进行检查。本发明通过预制上、下翼面主承力梁与桨叶蒙皮、泡沫等零组件二次胶接固化成型，并与前缘大梁及加强梁共同构成D型梁桨叶，获得了相较于传统C型梁复合材料桨叶重量更轻以及抗扭力更好的性能。

技术领域

本发明涉及旋翼系统复合材料主桨叶制造技术领域，具体涉及一种复合材料主桨叶共胶接成型方法。

背景技术

复合材料主桨叶一般由大梁、蒙皮、内腔填芯块及前缘包片、后缘条、配重等结构元件构成。按大梁剖面型式可以分为C形梁桨叶(如图1)、D形梁桨叶(如图2)。

对C形梁桨叶，C形大梁提供剖面挥舞弯曲总刚度的70-75％、摆振弯曲刚度的30-40％、扭转刚度的20-30％。传统的C形梁结构简单，工艺性好，泡沫芯过盈加压。在C形梁的单闭腔内增加加强肋与蒙皮构成D形闭腔抗扭盒，既保留了C形梁承载能力和成形工艺简便的特点，又具有足够的扭转刚度和摆振刚度，多用于中型直升机。C形梁桨叶选用中温固化环氧树脂体系，预浸料手工铺覆在模具内。填芯材料为硬质闭孔泡沫。经组装后一次共固化模压成形。热压固化成型过程中，压力从内部施加使桨叶外形严格符合模腔的型面，达到桨叶扭转角、表面粗糙度和桨叶翼型剖面的精度要求。

对D形梁桨叶，D形大梁既可承受旋转离心力、挥舞弯矩和摆振弯矩，又可承扭，扭转刚度大大提高，多用于中型/重型直升机。一般选用高强度、高模量的玻璃纤维单向预浸带制造。

现有技术中，共固化成型技术是C形梁桨叶制造的主流技术，但随着重型直升机研制的需求，虽然C形梁桨叶的成熟度最高，但是重量最大，设计选用D形梁桨叶逐渐取代共固化C形梁桨叶，所以必须设计一种成型D形梁桨叶的新工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合材料主桨叶共胶接成型方法，解决C形梁桨叶不适用于重型直升机大尺寸主桨叶成型工艺的问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种复合材料主桨叶共胶接成型方法，包括：

对桨叶配套的金属零件进行数控机械加工成型，并对加工完成的金属零件进行三坐标检测；对配套的复合材料零件成型；

对成型后的金属零件、复合材料零件进行表面处理；

使用数控下料机对预浸料进行数控下料，得到复合材料蒙皮的料块；

利用玻璃带对主承力梁进行缠绕，采用机电设备自动缠绕，在每圈预设位置设置隔离材料，缠绕完成后将主承力梁铺放在有刻度的平台上进行手工裁剪，以获得主承力梁材料；

在钢制成型模内铺放缠绕好的主承力梁材料，将成型模及主承力梁材料放入固化炉中进行预热，加热到预设温度，恒温第一预设时间；出炉后，利用外形卡板对主承力梁材料进行定位、造型，同时铺放预成型的复合材料零件；利用螺栓对成型模的上、下模拧紧加压，加压第二预设时间后，将桨根部位的上模启模，重新梳理桨根部位的大梁，以使合模间隙满足要求；梳理完成后重新拧紧螺栓加压，控制合模间隙在预设间隙以内；将成型模整体推入固化炉中，加热到预设温度，恒温第一预设时间，出炉；再次拧紧螺栓，保障合模压力；将成型模再次推入固化炉中进行固化；

在成型模的上、下模体表面分别铺覆复合材料蒙皮的料块；在成型模的下模中，依靠成型模前缘定位，放置金属衬套、主承力梁、泡沫填芯块，以保证桨叶重量分布符合理论要求；在下模依据理论填充面积要求铺放玻璃纤维前缘填充大梁，并根据实际调整补充玻璃带束数，使玻璃纤维前缘填充大梁与主承力梁精密配合；放置前缘配重和后缘条；在保持主承力梁高于泡沫填芯块的情况下，糊制真空袋，实施常温压实；

合模、固化，然后启模、清理，得到成型后的桨叶，并对桨叶进行检查。