CN103569357A

CN103569357A - 大型高强度复合碳纤维旋翼

Info

Publication number: CN103569357A
Application number: CN201210265918.XA
Authority: CN
Inventors: 赵秋顺
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明涉及直升旋翼机的旋翼，碳纤维复合材料的旋翼。目前用于直升旋翼机的旋翼，制作材料的一般为金属材料，其加工要求较高，加工难度大。而且整个旋翼的重量比较大，难以制作大尺寸旋翼，容易产生金属疲劳、不耐腐蚀等缺陷，从而影响到旋翼的使用寿命，影响飞机性能。此发明的直升旋翼机的旋翼，有重量轻巧、耐腐蚀、高硬度、高疲劳强度、耐温寒、耐酸碱的特点。

Description

大型高强度复合碳纤维旋翼

技术领域：

本发明涉及一种旋翼直升机的碳纤维复合材料的旋翼。

背景技术：

目前用于直升机旋翼制作材料的一般为金属材料，其对加工设备及加工工艺要求较高，加工难度大。而且整个旋翼的重量比较大，难以制作大尺寸旋翼。并且钢材长时间使用后，容易产生金属疲劳、不耐腐蚀等缺陷，从而影响到旋翼的使用寿命，影响飞机性能。

发明内容：

本发明的目的提供一种复合碳纤维的旋翼直升机的旋翼，其重量轻巧、耐腐蚀、高硬度、高疲劳强度、耐温寒、耐酸碱。

本发明采用12K碳纤维布、环氧树脂、T₃₁固化剂(或593固化剂)、二丁酯、复合经过原材料计算、碳纤维布裁剪、人工配备、胶体配制、涂布、烘干、压膜、抽真空、固化而制成。

本发明大型复合碳纤维旋翼的工艺流程如下：

1)准备工作：根据所设计的碳纤维模型尺寸预先剪裁各部分所需的双向碳纤维布，双向碳纤维布标准统一取12K(其它K值对应的胶体配比改变)，所裁剪碳纤维布用标签序号标定待用，清理模具内侧使其干净平滑。

2)在环氧树脂中加入T₃₁固化剂(或593固化剂)、二丁酯混合搅拌均匀，形成液态的环氧树脂胶体；

3)前述环氧树脂胶各组分的用量是：以环氧树脂为100％计，T₃₁固化剂为环氧树脂的20-30％、二丁酯为环氧树脂的5-10％。

4)在室内低于5℃的温度条件下，在模具上平铺一层12K预剪裁的双向碳纤维布，然后涂布一层步骤2)配制的环氧树脂胶，紧接在环氧树脂胶层的表面覆盖一层合成碳纤维布，接着再在合成碳纤维布的表面涂布一层步骤2)配制的环氧树脂胶，紧接在此层环氧树脂层表面覆盖合成碳纤维布，以此往复，直至所需的厚度。

5)将多层复合好的碳纤维预制品，用紧固件固定并抽成真空后将其放入烘箱内(大型的采用外部电加热均匀热处理)，加热到50-70℃，保温60-80分钟后停止加热，自然冷却6-8小时后取出模型。

6)打开模具，取出已成型的复合碳纤维制品，检验合格后，对其进行切边、打磨，即可制得成品。

本发明利益效果是，通过以上方案制成的直升机旋翼，有以下优点：

1.高硬度，邵氏D硬度计测得值为95HD；

2.高抗拉强度，为普通钢材的3.5倍；

3.高弹性模量，碳纤维复合材料的拉伸弹性模量高于钢材(但芳纶和玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和四分之一)；

4.高疲劳强度，碳纤维复合材料的疲劳强度高于高强钢丝。金属材料在交变应力的作用下，疲劳极限仅为静荷强度的30％-40％。由于纤维与基体复合可缓和裂纹扩展，以及存在纤维内力再分配可能性，复合材料的疲劳强度极限较高，为静荷强度的70％-80％，并在破坏前有变形显著的征兆；

5.比重轻，重量仅为金属材料的1/4；

6.尺寸较大，可达6米以上(大小可按实际需要以满足产品的要求)；

7.耐寒-75℃，耐温55℃；

8.耐酸碱腐蚀。

具体实施方式：

1)剪裁12K双向碳纤维布125层，重量为461KG，按卷剪裁为5米，宽1.5米的布层。

2)采取常规制模的方法制作所需尺寸的上模和下模，模具内侧清理干净平滑。

3)在环氧树脂中加入593固化剂、二丁酯混合搅拌均匀，形成液态的环氧树脂胶体；

4)环氧树脂胶各组分的用量是：以环氧树脂为100％计，593固化剂为环氧树脂的5％、二丁酯为环氧树脂的5％，环氧树脂用量127KG，593固化剂用量26KG，二丁酯用量34KG。

5)在室内温度3℃，湿度25％的条件下，在下模内表面涂布一层透膜剂丙酮，然后涂布一层步骤4)配制的环氧树脂胶，紧接在环氧树脂胶层的表面覆盖一层合成碳纤维布，接着再在合成碳纤维布的表面涂布一层步骤3)配制的环氧树脂胶，紧接在此层环氧树脂层表面覆盖合成碳纤维布，以此往复，涂布速度快速，在计算的时间内达到所需的厚度8厘米，将上膜与下模合膜，用紧固件固定并抽成真空后在室内用电加热器加热到150℃，保温30分钟后停止加热，降温自然冷却5小时后取出模型。打开模具，取出已成型的碳纤维复合制品，检验合格后，对其进行切边、打磨，即可制得成品。

附图说明：

1.附图1为旋翼产品的整体效果图；

2.附图2为旋翼的截面分析图。

Claims

1.直升旋翼机的旋翼，其特征是碳纤维复合材料制成。

2.如权利要求1所述，其特征是高硬度，邵氏D硬度计测得值为95HD。

3.如权利要求1所述，其特征是高抗拉强度，为普通钢材的3.5倍。

4.如权利要求1所述，其特征是高疲劳强度为静荷强度的70％-80％，并在破坏前有变形显著的征兆。

5.如权利要求1所述，其特征是比重轻，密度为1.7-1.8。

6.如权利要求1所述，其特征是耐寒-75℃，耐温55C。

7.如权利要求1所述，耐酸碱腐蚀。