一种螺旋桨复合材料桨叶

技术领域

本发明涉及一种螺旋桨复合材料桨叶。

背景技术

现有的螺旋桨复合材料桨叶是由金属叶柄和包裹在金属叶柄外的复合材料组成，蒙皮全部包裹碳梁和金属桨根，蒙皮内部无填充泡沫和填充碳纤维布，桨叶桨根外形气动性能低，金属桨根上铺层特别多，工艺性差，容易产生缺陷，而且桨叶重量较重。叶柄与泡沫芯的连接处为V型，泡沫芯与叶柄的连接薄弱，不易定位，碳梁铺层不理想，导致桨叶成型后一致性差，桨叶承载能力差。螺旋桨桨叶要求气动性能好、结构可靠性和安全性好、重量轻、设计工艺性好、废品率低等，现有的复合材料桨叶不能达到这些要求。

发明内容

本发明的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种桨叶重量轻，结构可靠，气动性能优良，桨叶根部保持宽弦长，桨根抗疲劳性能好，工艺操作简单，完全达到了螺旋桨飞机对桨叶的要求的螺旋桨复合材料桨叶。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种螺旋桨复合材料桨叶，包括金属桨根和桨身；桨身包括泡沫芯，碳梁，前、后缘填充泡沫，碳纤维布，碳梁缠绕带和蒙皮；

所述金属桨根大端为与螺旋桨桨箍连接的结构，小端从大端的末端圆柱后面开始，依次是直径减小的圆台Ⅰ、直径与圆台Ⅰ最小直径相同的圆柱Ⅰ、直径变大的圆台Ⅱ、与圆台Ⅱ大直径相同的过渡圆柱Ⅱ和与桨身型面弯曲一致的曲面；大端的末端圆柱、圆台Ⅰ、圆柱Ⅰ、圆台Ⅱ和过渡圆柱Ⅱ相邻之间由过渡弧面连接；小端端面中心有椭圆形槽；

所述泡沫芯与桨身弯曲形状相匹配，其大端中心突出有与金属桨根小端的椭圆形槽相匹配的椭圆形端头，其大端工作面和非工作面的中心有矩形槽；椭圆形端头插接在椭圆形凹槽内；

所述碳梁起始端紧贴包裹在金属桨根的圆台Ⅰ上，从金属桨根曲面起开始变为两片，逐渐过渡到沿着泡沫芯工作面和非工作面的矩形槽铺装，铺装长度不小于叶身的70%，宽度占叶身工作面和非工作面的40-70%；

所述蒙皮从金属桨根的过渡圆柱Ⅱ起始包裹金属桨根的曲面和桨身的所有部分；所述前、后缘填充泡沫填充在蒙皮与金属桨根之间的前、后缘空隙内；所述碳纤维布填满在蒙皮、碳梁和泡沫芯两者和三者之间的所有空隙内，所述碳梁缠绕带缠绕在无蒙皮包裹的碳梁部分，碳梁缠绕带间隙中填充树脂。

进一步优选地，所述金属桨根的各过渡弧面的直径不小于20mm，过渡圆柱Ⅱ长度不小于5mm。保证将根部位复材应力较小，刚度变化平缓。

进一步优选地，所述金属桨根的圆柱Ⅰ长度不小于12mm。保证桨根的可靠性。

进一步优选地，所述金属桨根的圆台Ⅰ的圆锥角度不小于40°。保证金属桨根应力集中较小。

进一步优选地，所述泡沫芯大端的椭圆形端头的长度不小于10mm。保证泡沫芯的定位安装可靠。

进一步优选地，所述圆柱Ⅰ的直径比过渡圆柱Ⅱ的直径至少小5mm。以避免碳梁脱出金属桨根，固定可靠性高。

进一步优选地，所述碳梁缠绕带为高模量玻璃带，宽度不小于45mm。保证桨叶根部碳梁的固持可靠性。

进一步优选地，所述前、后缘填充泡沫采用抗压强度值不小于4MPa的高性能泡沫。以保证蒙皮载荷很好地传递给碳梁和金属桨根，避免蒙皮的损伤。

本发明金属桨根有过渡弧面、圆台面坡度变化平缓，承载时无较大应力集中，碳梁根部铺设在金属桨根上面，用碳梁缠绕带缠绕，保证了桨叶根部高强度、高可靠性；蒙皮与金属桨根之间填充满泡沫，保证了桨叶根部的宽弦长和良好的气动性能，在蒙皮、碳梁和泡沫芯两者和三者之间的所有空隙内填充满碳纤维布，保证了桨叶根部蒙皮载荷顺利传递到碳梁。总之，本发明桨叶性能好、重量轻、强度高、可靠性和安全性较好，尤其是桨叶根部承载效果优良、工艺制作简单、桨叶不易有密集空隙、分层等缺陷，完全达到了螺旋桨飞机对桨叶的各项要求。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为图1的AA剖视图；

图3为图1的BB剖视放大图；

图4为图1的DD剖视放大图；

图5为图1的EE剖视放大图；

图6为本发明中金属桨根的主视图；

图7为图6的CC剖视图;

图8为本发明中泡沫芯的主视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。

如图1至图8所示，本实施例包括金属桨根1和桨身。桨身包括泡沫芯5，碳梁2，前、后缘填充泡沫7、6，碳纤维布4，碳梁缠绕带8和蒙皮3。所述金属桨根1大端为与螺旋桨桨箍连接的结构，本实施例有5个圆柱段；小端从大端的末端圆柱后面开始，依次是直径减小的圆台Ⅰ16、直径与圆台Ⅰ16最小直径相同的圆柱Ⅰ11、直径变大的圆台Ⅱ13、与圆台Ⅱ13大直径相同的过渡圆柱Ⅱ14和与桨身型面弯曲一致的曲面17。大端的末端圆柱、圆台Ⅰ16、圆柱Ⅰ11、圆台Ⅱ13和过渡圆柱Ⅱ14相邻之间由过渡弧面18连接；优选地，所述金属桨根1的各过渡弧面18的直径不小于20mm，过渡圆柱Ⅱ14长度不小于5mm。小端端面中心有椭圆形槽19。所述泡沫芯5与桨身弯曲形状相匹配，其大端中心突出有与金属桨根1小端的椭圆形槽19相匹配的椭圆形端头15，其大端工作面和非工作面的中心有矩形槽12；椭圆形端头15插接在椭圆形凹槽12内。所述碳梁2起始端紧贴包裹在金属桨根1的圆台Ⅰ16上，从金属桨根曲面17起开始变为两片，逐渐过渡到沿着泡沫芯5工作面和非工作面的矩形槽12铺装，铺装长度不小于叶身的70%，宽度占叶身工作面和非工作面的40-70%中的任意一个数值，优选范围为50-60%中的任意一个数值。优选地，所述金属桨根的圆柱Ⅰ11长度不小于12mm。优选地，所述金属桨根的圆台Ⅰ16的圆锥角度不小于40°。优选地，所述泡沫芯5大端的椭圆形端头15的长度不小于10mm。所述蒙皮3从金属桨根1的过渡圆柱Ⅱ14起始包裹金属桨根的曲面17和桨身的所有部分。所述前、后缘填充泡沫7、6填充在蒙皮3与金属桨根1之间的前、后缘空隙内。优选地，所述前、后缘填充泡沫7、6采用抗压强度值不小于4MPa的高性能泡沫。所述碳纤维布4填满在蒙皮3、碳梁2和泡沫芯5两者和三者之间的所有空隙内。所述碳梁缠绕带8缠绕在无蒙皮包裹的碳梁2部分，碳梁缠绕带8间隙中填充树脂。优选地，所述碳梁缠绕带8为高模量玻璃带，宽度不小于45mm。

当然，本发明还有其它多种实施例，在不违背本发明精神和实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于等同技术的改进，属于本发明权利要求的保护范围。