“海豚”直升机复合材料旋翼的制造

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1、`“海豚”直升机复合材料旋翼的制造（与国产直某、直某某和直某某工艺相同或相近）“海豚”直升机是目前同类型中比较先进的直升机。该机采用了复合材料旋翼、玻璃钢桨毂(全称为星型柔性玻璃钢桨毂)和函道尾桨，并广泛地应用了复合材料胶接结构，因而具有性能好、安全、寿命长、维护方便等特点，特别是旋翼和主桨毂这两个主要承力部件，无论在结构设计、材料、工艺上均有独到之处。据说，“海豚”复合材料旋翼的研究花费二十多年的时间。而玻璃钢桨毂可说是一种独创，“海豚”因此得到了很大的受益。结构及其特点复合材料旋翼  “海豚”的旋翼未采用常规的“D

2、”型大梁，而是“C”大梁，由玻璃布铺设而成，与根部接头构成一体。翼片的后段是用锨切成形的泡沫芯支承的，内部嵌有纵向碳纤维、玻璃布小梁，作为加强件。蒙皮是碳纤维复合材料的，用以提供翼片承受交变载荷的能力，并在前缘复有四块不锈钢保护片。由此可见，“海豚”直升机旋翼的结构不同于美国的贝尔－412和S－76直升机。贝尔－412采用的是“D”形大梁加纤维蜂窝块后段；S－76直升机采用的是钛合金管梁加复合材料后段的混合结构。“海豚”直升机共有四片旋翼片（“海豚”翼片图参见图1），旋翼直径为11.68米，翼片长5.27米、宽385－

3、405毫米，采用了0A2翼型，翼片扭角－10度。为缩小直升机停机时的宽度，便于舰载，四片旋翼可向后折叠。与同类型直升机旋翼相比，海豚直升机旋翼具有转速大、直径小、悬停安全等特点；由于采用了复合材料，具有可塑性、扭角均匀，可保证0A2翼型不变，因此提高了气动性能，也减少了震动。复合材料旋翼对切口、划伤、冲击等缺陷不像金属件那样敏感，不易形成疲劳源，即使形成了疲劳源，其扩展也很缓慢，便于及时发现。据称，用直径12.7毫米的子弹击穿翼片中段前缘大梁部位后的旋翼，尚可继续飞行十小时以上，足能飞返基地。在另外的一次重大事故中，该

4、旋翼将另一架直升机机体劈成两半，自身的机体也毁坏，但浆叶却基本完好。而金属旋翼的铝合金大梁和合金钢接头，往往由于材质缺陷和加工缺陷，很容易形成疲劳源而迅速扩展并造成事故。“海豚”直升机的复合材料旋翼不仅可以互换，而且寿命长，可达到5000小时以上。玻璃钢桨毂  海豚采用的是玻璃钢的星型柔性桨毂，它有一个用玻璃纤维叠层热压成形的星形件和四对缠绕热压成形的甲板（支臂）。甲板安装在星形件中心部位的橡胶金属夹层制成的珠形弹性轴承和星形件末端位置的定心轴承上（参加图2）。球形弹性轴承承受旋翼的离心力，并与自定心轴承一起保证了桨距

5、，提供了挥舞铰接和摆振铰接。甲板内的频配器起摆振阻尼作用。旋翼的离心力不直接传给主桨毂。旋翼片通过两个快卸桨叶销固定在甲板孔内。玻璃钢桨毂有良好的破损安全特形，而“山猫”和贝尔412直升机桨毂所采用的钛合金承力框的一个主要问题是破损安全特性不佳。海豚直升机玻璃钢桨毂在研制中进行了各种材质试验、结构的模拟性能试验、工艺性试验，最后在产品定型时达到5000小时的寿命。法国宇航公司在其他直升机如“松鼠”、“小羚羊”上也采用玻璃钢桨毂，证明这项新技术已经很成熟了。与金属桨毂相比，玻璃钢桨毂具有无润滑点、无抗磨轴承、无挥舞铰链和

6、摆振铰链等优点，使通常是矛盾的机动性和稳定性都有所提高，振动得到改善，而且防腐性能好，维护简单。制造工艺复合材料旋翼和玻璃钢桨毂，采用了呈各种状态的纤维丝、织物、聚酯泡沫、胶膜、胶液作为原料，用专用设备进行热压塑形，因此完全不同于金属旋翼的制造工艺。复合材料旋翼的工艺程序是：零件预制  用含有1600根纤维丝的18股线索，通过浸胶机，经集索、低温浸胶、含胶量控制、贴保护膜和锟成卷等工序，以完成玻璃丝预制件。然后紧接着是大梁预制带缠绕工序，即将丝带按照规定的长度、圈数缠绕到棱子上，以制成大梁预制件。从棱子上取下的大梁预制

7、带存放在－18度的低温间内，以备旋翼片装配时使用。泡沫块后段件在四座标数控铣床上加工出型面。由于后段件沿纵向方向前、后要嵌入“Z”型小梁作增强件，因此在泡沫块型面加工后沿翼弦方向切割成三段。前“Z”形小梁系用纤维布叠层放入四米多长的成形膜内，在加温箱里加温（50度）成形成预制件。后Z形小梁系用玻璃布在切割后直接在泡沫芯成形磨具内铺设并压形。此外，还有预制其他零件，如前缘不锈钢包皮、调整片、配重和镶嵌件，以及按样板预先下料碳纤维和玻璃布等。泡沫芯组件的压形  加工好的各段泡沫块和前（后）小梁，放在模子内预压成形。成形模是

8、用油作介质来加热加压的，加热温度为70度。通过预压，使外形压缩0.3毫米并制成后段件整体泡沫芯，以备翼片装配之用。翼片装配成形  翼片的模压是在热油循环加热的钢制成形模内进行的。装配时上、下模分开进行。在下模腔内，按顺序铺设表面层蒙布、内层蒙皮布，大梁丝带预制件铺放在前缘处并围绕根部接头的工艺轴销形成“C”形大梁的下半部，然后再放