08 复合材料桨叶黑线问题研究李成5.doc

第二十八届(2012)全国直升机年会论文复合材料桨叶“黑线”问题研究李成1李永远2吴宝昌2杨库1(;,哈尔滨,150066)摘要:复合材料桨叶是直升机的关键件,其质量直接影响直升机飞行安全问题。桨叶主要是由复合材料构成,但是在模压桨叶生产过程中,经过无损X光检测,发现复合材料桨叶中出现了“黑线”等质量缺陷,经过对“黑线”的分析论证,对产生原因有初步的认识:缠绕张力不足、不均匀,造型不佳,泡沫压力不均匀。因此提出对桨叶的部件结构和工艺方法的改进,严格控制泡沫质量和造型形态,最终达到消除模压桨叶根部黑线问题的目的。关键词:桨叶;聚胶;泡沫压力1概述桨叶是直升机的升力系统,提供升力、推进力等,其中桨叶主要是由复合材料制造,桨叶在制造过程中,要适应各种环境和温度变化,难免会出现各种质量问题和故障,其中桨叶的黑线(通过无损X光检测,桨叶内部材料密度不同,在加温成型后,通过与标准底片进行对比,而界定质量缺陷)。通过对比发现桨叶“黑线”在国内外制造的复合材料桨叶中都是存在的,一般而言,桨叶可以视为无限寿命零件使用,在疲劳试验中通过在实验台上加载的方式模拟桨叶在飞行中的状态,通过疲劳试验的次数来确定其使用寿命,进而确定模压桨叶的生产质量,标准的桨叶实验次数一般都在百万次以上,由于桨叶“黑线”存在会降低桨叶的疲劳寿命。2主桨叶结构简介直九主桨叶是复合材料桨叶,主要使用材料及零件有玻璃纤维预浸料、碳纤维预浸料、聚氨酯保护带、聚醚硬泡沫、金属配重、钢连接衬套、前缘金属包片等等,如图1所示,图中位号9所指为主桨叶大梁带(玻璃纤维预浸带);位号16所指为聚氨酯泡沫。1)不锈钢前缘包片2)黄铜整体配重3)桨根堵盖4)钢连接衬套5)根部填块6)桨根加强层7)后Z形梁8)前Z形梁9)主桨叶大梁10)调整片11)后掠桨尖罩12)静平衡配重固定螺栓13)动平衡配重固定螺栓14)桨尖整流罩安装支架15)前缘蒙皮16)聚氨酯硬泡沫填块17)后缘蒙皮18):在X射线透射所要拍摄的基体时,X射线在透过的材质之后其能量的衰减量会因为材质密度的不同而产生变化,基体的材质的密度越小,X射线的衰减量越小,在X光片上反映的现象则越黑,最终在X光底片接受到的X光的强度即底片之上成像的明暗程度来判断所透射材料内部的情况,图为X光底片中的黑线表征。图2X光底片黑线图示复合材料桨叶由于粗纱纤维的密度远大于树脂的密度,在旋翼进行X光检测时,在X光底片上的明暗程度就反映旋翼内部各层复合材料的层间粘接情况。若中间出现线状黑色条纹,则表明此处复合材料聚合时层间存有聚胶。,胶液粘度较大,不能够很好的浸润玻璃纤维,如图2所示为玻璃纤维在浸胶时的胶液状态。图3玻璃纤维浸胶情况浸胶机的棍子与各个导轮与缠绕梭子之间的直线度不够好,导致在大梁带在缠绕过程中所受到的张力不均匀导致在缠绕过程中大梁带有倾斜现象从而使得各层之间偏差较大。再加上梭子提供的张力不足,各层不能很好的粘接。图3为大梁带缠绕后的状态。,随着温度的升高,胶液会从常态转变为粘流态,继而进入熔融态,粘度也随着温度的升高不