一种直升机旋翼桨叶防护材料耐雨蚀性能评价方法

技术领域

本发明属于直升机材料应用与管理技术领域，具体涉及一种直升机旋翼桨叶防护材料耐雨蚀性能评价方法。

背景技术

已有实践表明，普通雨水拍打在高速运动的物体表面，雨滴会变成刚性粒子与高速旋转的物体表面发生作用，进而发生侵蚀现象。雨水拍打在高速运转的直升机旋翼桨叶复合材料表面，对复合材料桨叶进行刚性撞击，易导致复合材料中的纤维断裂或界面分层，导致结构提前失效。

国内外采取了多种方式进行直升机桨叶耐雨蚀防护，在桨叶前缘包覆铁合金、钛合金、镍合金等金属材料以及采用聚氨酯、聚碳酸酯等非金属或在桨叶上直接喷涂防护涂料进行防护，有效提高了直升机复合材料桨叶的耐冲击寿命。提前对防护材料进行耐雨蚀性能考核可以显著提高防护材料设计效率，减少防护和更换成本。

目前与本发明相似的发明或文献鲜有报道，直升机旋翼桨叶防护材料一般铺贴于旋翼桨叶前缘表面，直升机服役时，旋翼旋转桨尖处的切线速度一般都在200m/s左右。选择优异的复合材料前缘包覆的防护材料，对防护材料进行耐雨蚀性能考核可有效评估防护材料在实际服役过程中的耐雨蚀性能，助于评定防护材料的使用寿命，降低使用风险及维护成本。

发明内容

本发明的目的：针对现有考核方法的缺陷，本发明根据直升机所处的环境特点，设计贴合于实际服役状态的试验矩阵，用旋转臂装置模拟高速运转的旋翼桨叶，并设计试验式高空环状喷雨装置，设计多个桨叶前缘线速度、多种降雨强度、多种环境温度对防护材料进行试验室考核，提供了一种直升机旋翼桨叶防护材料耐雨蚀性能评价方法，填补了国内空白。

本发明的技术方案：为了实现上述目的，提供了一种直升机旋翼桨叶防护材料耐雨蚀性能评价方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1：制作直升机旋翼桨叶防护材料试验件(100)；

S2：设计试验装置(200)，安装所述试验件(100)；

所述试验装置(200)包括旋转试验台(210)、淋雨装置(220)；所述旋转试验台(210)模拟直升机旋翼桨叶，为交叉旋翼桨叶形式，所述试验件(100)沿旋翼桨叶展向依次固定于所述旋转试验台(210)上表面；所述淋雨装置(220)位于所述旋转试验台(210)正上方，淋雨面积覆盖整个旋转试验台；

S3：确定试验参数矩阵，所述试验参数包括前缘线速度、降雨强度、试验温度；

前缘线速度是指桨叶前端任一点对中间旋转轴作圆周运动时的速度；

降雨强度是指某一历时内的平均雨水降落量，用单位时间内的降雨深度表示；

试验温度是指试验环境温度，本实验用雨水的温度模拟；

S4：根据所述步骤S3中确定的试验参数矩阵进行试验；

S5：试验结果评价。

在一个可能的实施例中，在所述步骤S1中，所述试验件(100)为片状试验件。

在一个可能的实施例中，在所述步骤S3中，根据直升机旋翼桨叶服役过程旋翼的旋转速度，桨叶的长度，计算桨叶前缘的相对线速度，所述前缘线速度选取30m/s、80m/s、130m/s、180m/s、220m/s中的一种或多种。

在一个可能的实施例中，在所述步骤S3中，结合我国及世界降雨气相条件，所述降雨强度选取0.25㎜/h、0.5㎜/h、1㎜/h、2㎜/h中的一种或多种。

在一个可能的实施例中，在所述步骤S3中，根据全球气候状态，所述试验温度选取5℃、25℃、50℃中的一种或多种。

在一个可能的实施例中，在所述步骤S4中，每一种前缘线速度、降雨强度、试验温度试验条件下采用多个试验件进行平行试验。

在一个可能的实施例中，在所述步骤S4中，采用3个试验件进行平行试验。

在一个可能的实施例中，在所述步骤S5中，根据试验表面被侵蚀的凹坑宽度和深度进行受侵蚀等级评定。

本发明的有益效果：本发明提出了一种可用于评价直升机旋翼桨叶防护材料耐雨蚀性能的评定方法，本发明创建基于直升机旋翼桨叶实际的服役状态，设计了试验矩阵对防护材料进行耐雨蚀性能考核，创新基于设计了不同叶片线速度、降雨强度、试验环境温度等全面并具有代表性的考核条件，可用于考核直升机旋翼桨叶防护材料在飞行状态下的耐雨蚀性能，实现目前现有传统方法无法达到的效果，考核结果能对桨叶防护材料的实际使用寿命预测进行重要支撑，填补了国内空白。

附图说明

图1是本发明试验装置(200)结构示意图

图2是本发明方法流程图

其中：

100-试验件；200-试验装置；210-旋转台；220-淋雨装置；

具体实施方式

下面将结合本发明方法流程图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种直升机旋翼桨叶防护材料耐雨蚀性能评价方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1：制作直升机旋翼桨叶防护材料试验件(100)；所述试验件(100)为片状试验件；

S2：设计试验装置(200)，安装所述试验件(100)；

如图2所示，所述试验装置(200)包括旋转试验台(210)、淋雨装置(220)；所述旋转试验台(210)模拟直升机旋翼桨叶，为交叉旋翼桨叶形式，所述试验件(100)固定于所述旋转试验台(210)上表面；所述淋雨装置(220)位于所述旋转试验台(210)正上方，淋雨面积覆盖整个旋转试验台；

S3：确定试验参数矩阵，所述试验参数包括前缘线速度、降雨强度、试验温度；

前缘线速度是指桨叶前端任一点对中间旋转轴作圆周运动时的速度；

降雨强度是指某一历时内的平均雨水降落量，用单位时间内的降雨深度表示；

试验温度是指试验环境温度，本实验用雨水的温度模拟；

如表1所示，在所述步骤S3中，根据直升机旋翼桨叶服役过程旋翼的旋转速度，桨叶的长度，计算桨叶前缘的相对线速度，所述前缘线速度选取30m/s、80m/s、130m/s、180m/s、220m/s；

结合我国及世界降雨气相条件，所述降雨强度选取0.25㎜/h、0.5㎜/h、1㎜/h、2㎜/h；

根据全球气候状态，所述试验温度选取5℃、25℃、50℃；

S4：根据所述步骤S3中确定的试验参数矩阵进行试验；

每一种前缘线速度、降雨强度、试验温度试验条件下采用3个试验件进行平行试验；

S5：试验结果评价。

试验温度为25℃，降雨强度为1㎜/h，桨叶前缘线速度为130m/s时，试样经过100min雨蚀试验时间后，试验表面被侵蚀，冲出凹坑，根据凹坑的宽度和深度用(x,y)进行受侵蚀等级评定，x表示沿着试验件厚度方向的雨蚀深度，侵蚀等级共有(0,0)，(1,1)，(1,2)，(1,3)，(1,4)，(1,5)，(1,6)，(2,1)……共49级。

表1平面件试验矩阵

以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。