一种复合材料桨叶后缘和桨尖后缘磕伤修理方法

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一种复合材料桨叶后缘和桨尖后缘磕伤修理方法
申请号	CN202111177058.X	申请日	2021-10-09	公开(公告)号	CN113942657A	公开(公告)日	2022-01-18
申请人	中国直升机设计研究所;			发明人	田翔; 马小艳; 王丁伟; 沈亚娟; 艾剑波; 陈沛君; 陈芳; 王达; 白家豪;
摘要	本申请属于旋翼桨叶修理领域，公开了一种复合材料桨叶后缘和桨尖后缘磕伤修理方法，包括以下步骤：一：判断损伤类型为桨叶后缘或桨尖后缘磕伤；二：判断损伤区域采用打磨修理还是填充修理，若采用打磨修理，则进入三，若采用填充修理，则进入四～七；三：将桨叶损伤区域打磨并补漆；四：使用胶带隔离修理区域，并对修理区域进行脱漆、去铜网，清洁处理；五：在损伤区域填充填充物，并使用维型工装维持损伤区域外型进行第一次固化；六：第一次固化完成后，打磨胶瘤至填充区域桨叶外型与理论外型一致；七：在填充区域表面铺贴玻璃布和铜网，铺贴完成后进行第二次真空固化；第二次固化完成后打磨清理补漆。
权利要求	1.一种复合材料桨叶后缘和桨尖后缘磕伤修理方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一：判断损伤类型为桨叶后缘或桨尖后缘磕伤；步骤二：打磨损伤区域至无分层，判断损伤区域采用打磨修理还是填充修理，若采用打磨修理，则进入步骤三，若采用填充修理，则进入步骤四～七；步骤三：将桨叶后缘损伤区域打磨光滑并补漆，将桨尖损伤区域打磨为弧形并补漆；步骤四：使用胶带隔离修理区域，并对修理区域进行脱漆、去铜网，清洁处理；步骤五：在损伤区域填充填充物，并使用维型工装维持损伤区域外型进行第一次固化；步骤六：第一次固化完成后，打磨胶瘤至填充区域桨叶外型与理论外型一致；步骤七：在填充区域表面铺贴玻璃布和铜网，铺贴完成后进行第二次真空固化；第二次固化完成后打磨清理补漆。 2.根据权利要求1所述的一种复合材料桨叶后缘和桨尖后缘磕伤修理方法，其特征在于，所述步骤二中，对于桨叶后缘磕伤，当损伤区域展向长度X≤20mm、弦向长度Y≤4mm，进行打磨修理；当损伤区域10mm≤X≤25mm,4≤Y≤8mm时进行填充修理；对于桨尖后缘磕伤，当损伤区域最大半径R≤10mm，进行打磨修理；当损伤区域最大半径R>10mm，且展向长度X≤30mm,弦向长度Y≤15mm时进行填充修理。 3.根据权利要求1所述的一种复合材料桨叶后缘和桨尖后缘磕伤修理方法，其特征在于，所述步骤五中，对于桨叶后缘磕伤，损伤区域填充胶EA9309；对于桨尖后缘磕伤，损伤区域填充胶EA9309和剪碎干玻璃布的混合物。 4.根据权利要求3所述的一种复合材料桨叶后缘和桨尖后缘磕伤修理方法，其特征在于，所述步骤五中，对于桨叶后缘磕伤和桨尖后缘磕伤，使用一对厚1.5mm的铝板固定在损伤区域两侧作为维型工装，并使用弓形夹夹紧铝板；对于桨尖后缘磕伤，在金属板侧面包裹胶带作为维型工装，防止填充物滑落。 5.根据权利要求4所述的一种复合材料桨叶后缘和桨尖后缘磕伤修理方法，其特征在于，所述步骤五中，第一次固化条件：室温固化5～7天或者室温固化24h后热补仪82℃±5℃固化1h。 6.根据权利要求1所述的一种复合材料桨叶后缘和桨尖后缘磕伤修理方法，其特征在于，所述步骤七中，对于桨叶后缘磕伤，绕桨叶后缘U型铺放两层玻璃布；对于桨尖后缘磕伤，内层玻璃布绕桨尖端面U型铺放内层玻璃布，绕桨尖后缘U型铺放外层玻璃布，铜网铺贴在外层玻璃布外表面，铜网不采用U型铺放。 7.根据权利要求6所述的一种复合材料桨叶后缘和桨尖后缘磕伤修理方法，其特征在于，第二次真空固化条件：在真空袋压下室温固化5～7天或82℃±5℃固化1.5小时，真空压力0.06～0.1MPa。 8.根据权利要求6所述的一种复合材料桨叶后缘和桨尖后缘磕伤修理方法，其特征在于，外层玻璃布与去除铜网边界之间距离L为3mm。
说明书全文	一种复合材料桨叶后缘和桨尖后缘磕伤修理方法技术领域 [0001] 本发明属于旋翼桨叶修理领域，特别是一种复合材料桨叶后缘和桨尖后缘磕伤修理方法。背景技术 [0002] 由于复合材料具有较高的比强度和比刚度以及良好的抗疲劳性能，复合材料桨叶已被越来越多的直升机采用。复合材料桨叶在使用过程中不可避免的出现损伤，特别是桨叶后缘和桨尖后缘部位，由于结构本身偏薄弱，桨叶在搬运和安装拆卸过程中经常被磕伤。这类损伤为可修复损伤，为了节约成本，同时保证飞机飞行安全，必须采取合理的修理方法对桨叶进行修理。 [0003] 目前已有的复合材料蒙皮损伤修理方法主要采用梯度搭接修补，但是该修理方法实施过程复杂，对蒙皮损伤区域修理成梯度形状过程中，由于蒙皮较薄，层间不易剥离，容易将完好蒙皮划伤，并且该方法需要剔除蒙皮面积偏大。另外，梯度搭接修理使用的是预浸料+胶膜，需要中温固化(120℃左右)，外场不具备实施条件，并且该固化温度与桨叶模压固化温度接近，会对桨叶非损伤区域强度造成一定影响。 [0004] 因此需要一种简易的修理方式，操作简单，固化温度低，可以实现外场修理，并且可以保证飞行使用安全。发明内容 [0005] 本发明提供一种复合材料桨叶后缘和桨尖后缘磕伤修理方法，采用低温固化，操作简单，修理过程不会对桨叶带来二次损伤，并且可以保证飞行使用安全，为直升机桨叶损伤提供一种可靠、简易的外场修理手段，延长了桨叶使用寿命，降低了直升机的使用和维护成本。 [0006] 一种复合材料桨叶后缘和桨尖后缘磕伤修理方法，包括以下步骤：步骤一：判断损伤类型为桨叶后缘或桨尖后缘磕伤； [0007] 步骤二：打磨损伤区域至无分层，判断损伤区域采用打磨修理还是填充修理，若采用打磨修理，则进入步骤三，若采用填充修理，则进入步骤四～七； [0008] 步骤三：将桨叶后缘损伤区域打磨光滑并补漆，将桨尖损伤区域打磨为弧形并补漆； [0009] 步骤四：使用胶带隔离修理区域，并对修理区域进行脱漆、去铜网，清洁处理； [0010] 步骤五：在损伤区域填充填充物，并使用维型工装维持损伤区域外型进行第一次固化； [0011] 步骤六：第一次固化完成后，打磨胶瘤至填充区域桨叶外型与理论外型一致； [0012] 步骤七：在填充区域表面铺贴玻璃布和铜网，铺贴完成后进行第二次真空固化；第二次固化完成后打磨清理补漆。 [0013] 进一步，所述步骤二中，对于桨叶后缘磕伤，当损伤区域展向长度X≤20mm、弦向长度Y≤4mm，进行打磨修理； [0014] 当损伤区域10mm≤X≤25mm,4≤Y≤8mm时进行填充修理； [0015] 对于桨尖后缘磕伤，当损伤区域最大半径R≤10mm，进行打磨修理；当损伤区域最大半径R>10mm，且展向长度X≤30mm,弦向长度Y≤15mm时进行填充修理。 [0016] 进一步，所述步骤五中，对于桨叶后缘磕伤，损伤区域填充胶EA9309； [0017] 对于桨尖后缘磕伤，损伤区域填充胶EA9309和剪碎干玻璃布的混合物。 [0018] 进一步，所述步骤五中，对于桨叶后缘磕伤和桨尖后缘磕伤，使用一对厚1.5mm的铝板固定在损伤区域两侧作为维型工装，并使用弓形夹夹紧铝板； [0019] 对于桨尖后缘磕伤，在金属板侧面包裹胶带作为维型工装，防止填充物滑落。 [0020] 进一步，所述步骤五中，第一次固化条件：室温固化5～7天或者室温固化24h后热补仪82℃±5℃固化1h。 [0021] 进一步，所述步骤七中，对于桨叶后缘磕伤，绕桨叶后缘U型铺放两层玻璃布； [0022] 对于桨尖后缘磕伤，绕桨尖端面U型铺放内层玻璃布，绕桨尖后缘U型铺放外层玻璃布，铜网铺贴在外层玻璃布外表面，铜网不采用U型铺放； [0023] 进一步，第二次真空固化条件:在真空袋压下室温固化5～7天或82℃±5℃固化1.5小时，真空压力0.06～0.1MPa。 [0024] 进一步，外层玻璃布与去除铜网边界之间距离L为3mm。 [0025] 有益效果 [0026] 本发明复合材料桨叶后缘和桨尖后缘磕伤修理方法，修理路线清晰，工艺简单，不会对桨叶带来二次损伤，为直升机桨叶损伤提供一种可靠的修理手段，延长了桨叶使用寿命，降低了直升机的使用和维护成本，具有如下技术效果： [0027] 本发明修理路线清晰，工艺简单，操作可实施性强； [0028] 本发明修理方法不需要剥离蒙皮，操作简单，降低对桨叶意外损伤； [0029] 本发明修理方法固化温度低，固化温度不会对桨叶造成二次伤害； [0030] 复合材料桨叶后缘和桨尖结构薄弱，在使用现场容易磕伤，本发明修理方法提供一种可靠的外场修理手段，延长了桨叶使用寿命，降低了直升机的使用和维护成本； [0031] 本发明修理方法已在国内直升机旋翼桨叶多次应用，并经过试验和试飞验证，使用效果较好。附图说明 [0032] 图1(a)为本发明桨叶后缘磕伤区域示意图，图1(b)为本发明桨尖后缘磕伤区域示意图； [0033] 图2(a)为本发明桨叶后缘磕伤修理区域及去除铜网边界示意图，图2(b)为本发明桨尖后缘磕伤修理区域及去除铜网边界示意图； [0034] 图3为本发明桨尖后缘磕伤打磨修理范围示意图； [0035] 图4(a)为本发明桨叶后缘磕伤填充修理示意图，图4(b)为本发明桨尖后缘磕伤填充修理示意图； [0036] 图5(a)为本发明桨叶后缘磕伤铺布示意图，图5(b)为本发明桨尖后缘磕伤铺布示意图； [0037] 图6(a)为本发明桨叶后缘磕伤剖面详图，图6(b)为本发明桨尖后缘磕伤剖面详图。 [0038] 其中,1‑损伤区域；2‑修理区域边界；3‑胶带；4‑去除铜网边界；5‑铝板；6‑弓形夹；7‑内层玻璃布；9‑外层玻璃布；10‑铜网； [0039] 其中，X为展向损伤长度；Y为弦向损伤长度；L为去除铜网边界与外层玻璃布截止位置之间距离。具体实施方式 [0040] 下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明： [0041] 1)、参阅图1，1为损伤区域，判断复合材料桨叶损伤类别为桨叶后缘磕伤(a)或者桨尖后缘磕伤(b)； [0042] 2)、参阅图2，对于桨叶后缘磕伤，通过半圆锉刀对损伤区域打磨，至没有分层为止，当损伤区域展向长度X≤20mm、弦向长度Y≤4mm，仅需要对损伤区域打磨光滑并进行补漆，当损伤区域10mm≤X≤25mm,4≤Y≤8mm时进行填充修理； [0043] 参阅图2、图3，对于桨尖后缘磕伤，通过扁锉刀对损伤区域打磨，至没有分层为止，当损伤区域最大半径R≤10mm，进行打磨修理并进行补漆；当损伤区域最大半径R>10mm，且展向长度X≤30mm,弦向长度Y≤15mm时进行填充修理； [0044] 3)、参阅图2，2为修理区域边界，对于桨叶后缘磕伤，展向(X+86)mm,弦向为(Y+43)mm；对于桨尖后缘磕伤，展向(X+43)mm,弦向为(Y+43)mm，使用胶带3隔离修理区域，使用80 目砂纸对修理区域脱漆； [0045] 4)、参阅图2，使用玻璃刮刀去除边界4以内铜网(如果结构有铜网)，边界2与边界4距离为5mm； [0046] 5)、使用丙酮清洁修理区域，并晾干90min； [0047] 6)、准备填充材料，对于桨叶后缘磕伤，损伤区域填充胶EA9309；对于桨尖后缘磕伤，该区域结构薄弱，损伤区域填充胶EA9309和剪碎干玻璃布的混合物，可以增加损伤区域刚度和强度； [0048] 7)、参阅图4，对于桨叶后缘磕伤和桨尖后缘磕伤，使用一对厚1.5mm的铝板5(贴近桨叶一侧贴胶带保护)固定在损伤区域两侧作为维型工装，并使用弓形夹6夹紧铝板； [0049] 对于桨尖后缘磕伤，在金属板侧面包裹胶带7作为维型工装，防止填充物滑落； [0050] 8)、对于桨叶后缘磕伤，使用抹刀将胶粘剂EA9309填充缺口；对于桨尖后缘磕伤，使用抹刀将剪碎玻璃布与胶粘剂EA9309的混合物填入空腔； [0051] 9)、第一次固化条件，可以采用室温固化5～7天，也可以室温固化24h后，拆除弓形夹，使用热补仪82℃±5℃固化1h； [0052] 10)、当温度降至40℃以下，移除固化装备，使用80目砂纸打磨修形，填充区域桨叶外型与理论外型一致； [0053] 11)、使用丙酮清洁打磨区域，并晾干90min； [0054] 12)、参阅图5，内层玻璃布8的边界为(X+15)mm,(Y+15)mm,外层玻璃布9的边界为(X+30)mm,(Y+30)mm，铜网10(如果结构有铜网)边界与外层玻璃布9一致； [0055] 13)、准备胶粘剂EA9309、干玻璃布和铜网(如果结构有铜网)，将干玻璃布浸胶，确保含胶量50％以上； [0056] 13)、参阅图5、图6，对于桨叶后缘磕伤，绕桨叶后缘U型铺放两层玻璃布；对于桨尖后缘磕伤，内侧玻璃布8绕桨尖端面U型铺放，外侧玻璃布9绕桨尖后缘U型铺放，可以保证边缘更好的密封性。将铜网10铺放在外层玻璃布外面，铜网不采用U型铺放； [0057] 外层玻璃布9与去除铜网边界4之间距离为3mm,防止玻璃布延伸到原桨叶铜网上，影响粘接质量； [0058] 14)、使用脱模布覆盖在修理区，制作真空袋抽真空固化； [0059] 15)、第二次真空固化条件：在真空袋压下室温固化5～7天或82℃±5℃固化1.5小时，真空压力0.06～0.1MPa； [0060] 16)、使用80目砂纸打磨多余胶瘤、清理工艺辅料； [0061] 17)、对修补区域进行敲击检查及尺寸检查，确保不存在分层，并且后缘厚度增加不超过1mm，如果厚度超差，进行打磨修理，修理对桨叶气动外形影响有限； [0062] 18)、对修理区域补漆。 [0063] 综上所述，本发明复合材料桨叶后缘和桨尖后缘磕伤修理方法，修理路线清晰，工艺简单，可外场操作，不会对桨叶带来二次损伤，为直升机桨叶损伤提供一种可靠的外场修理手段，延长了桨叶使用寿命，降低了直升机的使用和维护成本。 [0064] 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。