[发明专利]一种变转速刚性旋翼桨叶

说明书

本发明公开了一种变转速刚性旋翼桨叶，包括变截面分体缠绕式大梁带、变截面式后缘条、分体式衬套组件、PMI硬质泡沫填芯和复合材料蒙皮；所述变截面分体缠绕式大梁带沿桨叶展向铺设在前缘位置，截面积呈线性分布，逐渐减小；在桨叶根部位置，变截面分体缠绕式大梁带分成上下翼面两部分，并分别缠绕在分体式衬套组件上；所述变截面式后缘条沿桨叶展向铺设在桨叶后缘位置、复合材料蒙皮之间，截面积沿桨叶展向呈线性分布；所述PMI硬质泡沫填芯铺放在变截面分体缠绕式大梁带和变截面式后缘条之间。本发明变转速刚性旋翼桨叶能满足桨叶动力学刚硬要求，可实现桨叶与桨毂一体化连接，减小桨毂阻力。

技术领域

本发明属于直升机桨叶技术领域，具体是一种变转速刚性旋翼桨叶。

背景技术

直升机具有垂直起降、定点悬停等优势，近年来，无人直升机在军事领域得到极大地发展和应用。相比于固定翼无人机，无人直升机在舰载方面具有垂直起降的优势，因此有着重大应用前景。我国疆域辽阔、海岸线长、海岛众多，对于侦察巡视、长途运输、反潜等具有迫切需要，这就对无人直升机的续航能力提出高要求。

为提高直升机的续航能力，出现了变转速长航时直升机，该种直升机可根据起飞重量、海拔、速度的飞行参数实时调节旋翼转速，使直升机在最高效的转速下工作，降低需要功率，提高直升机的续航能力。

旋翼是直升机的主要动力部件，提供了直升机的升力和前飞动力，因此旋翼是直升机主要的功率消耗来源。为避免变转速过程中旋翼出现动力学稳定性问题，同时降低旋翼前飞阻力、提高旋翼前飞升阻比，长航时无人直升机旋翼一般设计为刚性旋翼。

在现有的桨叶设计技术中，桨叶设计主要针对螺旋桨飞行器和常规直升机，并未对长航时无人直升机刚性旋翼桨叶有专门的设计。对于变转速刚性旋翼，为尽量减少旋翼转速变化过程中出现共振现象，要求变转速旋翼在转速变化的区间内，旋翼桨叶都处于刚性状态。因此对于刚性旋翼复合材料桨叶设计的关键点就在于如何通过桨叶内部材料和结构的选择来增大挥舞、摆振和扭转的一阶固有频率，从而保证旋翼桨叶在变转速区间内都处于刚性状态。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种变转速刚性旋翼复合材料桨叶内部结构。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种变转速刚性旋翼桨叶，包括变截面分体缠绕式大梁带发明、变截面式后缘条发明、分体式衬套组件、PMI硬质泡沫填芯发明和复合材料蒙皮发明；

所述变截面分体缠绕式大梁带发明沿桨叶展向铺设在前缘位置，截面积呈线性分布，逐渐减小；在桨叶根部位置，变截面分体缠绕式大梁带发明分成上下翼面两部分，并分别缠绕在分体式衬套组件上；所述变截面式后缘条发明沿桨叶展向铺设在桨叶后缘位置、复合材料蒙皮发明之间，截面积沿桨叶展向呈线性分布；所述PMI硬质泡沫填芯发明铺放在变截面分体缠绕式大梁带发明和变截面式后缘条发明之间。

具体地，所述的分体式衬套组件包括分体式上衬套发明、预成型小鱼填充上块发明、分体式下衬套发明、预成型小鱼填充下块发明，分体式上衬套发明在预成型小鱼填充上块发明内；分体式下衬套发明在预成型小鱼填充下块发明内，整个分体式衬套组件通过高温固化一体成型。

具体地，所述的复合材料蒙皮发明位于最外侧，将变截面分体缠绕式大梁带发明、变截面式后缘条发明和PMI硬质泡沫填芯发明包围。

进一步地，所述的变截面分体缠绕式大梁带发明采用中温固化环氧高强粗砂预浸带沿着桨叶展向铺设而成，在桨根处采用上下分体式结构，分别缠绕在分体式衬套上，实现离心力的传递；同时在桨叶翼型段采用变截面式设计，大梁带的截面积随桨叶展向呈线性分布，逐渐减小。变截面分体缠绕式大梁带起到承担离心力并提供桨叶挥舞刚度的作用。