Лопасть хвостового винта вертолета в обтекателе, выполненная из термопластичного композиционного материала (варианты), и способ ее изготовления

Лопасть хвостового винта вертолета в обтекателе, выполненная из термопластичного композиционного материала (варианты), и способ ее изготовления

Реферат

 

Использование: изобретение относится к авиационной технике. Сущность: нижняя (6а) и верхняя (6б) части оболочки лопасти, ее элементы заполнения оболочки, передний (9) и задний (10), и лонжерон (7) лопасти выполнены из композиционного материала с одной и той же термопластичной матрицей, предпочтительно из смолы РЕЕК, армированной предпочтительно угольными волокнами. Лонжерон (7) продолжается за пределами оболочки лопасти крепежной частью, составляющей одно целое с крепежной деталью, петлеобразной или многослойной, из того же термопластичного композиционного материала. Способ заключается в том, что осуществляют сборку плавлением под давлением всех составных частей лопасти из композиционного термопластичного материала за одну операцию, после изготовления этих составных частей в виде отдельных заготовок. 4 с. и 15 з.п. ф-лы, 27 ил.

Изобретение касается лопасти, основные элементы которой выполнены из композиционного материала высокой прочности, представляющего собой матрицу жесткости из синтетической смолы, армированную минеральными или органическими волокнами.

Такая лопасть предназначается преимущественно дм оборудования многолопастного винта изменяемого шага с индивидуально съемными лопастями, в частности хвостового винта, предпочтительно снабженного обтекателем, вертолета.

Изобретение касается также способа производства таких лопастей.

Из французских патентов N 2542695 и 2616409 известны подобные лопасти, содержащие: - жесткую оболочку из композиционного материала обтекаемой формы, протяженную в направлении размаха лопасти, конец которой, обращенный к втулке винта, представляет собой комель лопасти, причем указанная оболочка содержит, по меньшей мере, один слой армирующих волокон, связанных придающей жесткость матрицей из синтетической смолы, - по меньшей мере, один лонжерон, по меньшей мере, часть которого размещена внутри оболочки в ее продольном направлении и который содержит по меньшей мере один композиционный пучок непрерывных однонаправленных волокон, связанных придающей жесткость матрицей из синтетической смолы, и - по меньшей мере, один элемент заполнения, размещенный внутри оболочки между этой последней и, по меньшей мере, одним лонжероном. Кроме того, в примере выполнения лопасти, описанном во французском патенте N 2616409, каждый элемент заполнения также представляет собой деталь из композиционного материала с армирующими волокнами, связанными матрицей жесткости из синтетической смолы.

Для обеспечения возможности индивидуального демонтажа лопасти изменяемого шага, каждая лопасть по вышеуказанным патентам содержит крепежную часть, испытывающую деформацию кручения относительно оси, по существу параллельной продольной оси лопасти, с помощью которой лопасть крепится ко втулке винта.

Эта крепежная часть содержит, по меньшей мере один композиционный пучок связанных волокон, испытывающий деформации удлинения и кручения, который является продолжением в продольном направлении, за, пределами оболочки, по меньшей мере, одного такого пучка, по меньшей мере, одного лонжерона, проходя сквозь трубчатый комель лопасти, при этом конец работающего на кручение пучка крепежной части, противоположный по отношению к оболочке лопасти, выполнен в виде петли, огибающей катушку, съемно крепящуюся ко втулке винта болтом.

Кроме того, трубчатый комель лопасти содержит муфту, выполненную из металла или из композиционного материала, каждый из осевых концов которой снабжен снаружи хомутиком, причем хомутики являются коаксильными и позволяют устанавливать с возможностью поворота комель лопасти в двух коаксиальных отверстиях, выполненных в двух стенках втулки винта, причем муфта, кроме того, содержит между двумя указанными хомутиками рычаг управления шагом, радиально выступающий наружу и шарнирно связанный с устройством общего управления шагом лопастей. Внутри муфты комель лопасти частично состоит из продолжений слоев связанных смолой волокон, составляющих жесткую оболочку лопасти, в некоторых случаях, из продолжений слоев армирующих связанных синтетической смолой волокон, специально предназначенных для упрочнения прикомлевой части оболочки лопасти, и частично из элементов заполнения и/или слоев ткани из волокон или слоев связанных синтетической смолой волокон для упрочнения комля лопасти.

В обоих вышеуказанных патентах все элементы из композиционного материала, а именно оболочка лопасти, лонжерон или лонжероны, крепежная часть, по меньшей мере, частично трубчатый комель лопасти и в некоторых случаях элемент или элементы заполнения выполнены из композиционных материалов на основе органических полимеризуемых матриц, состоящих из термоотверждаемых синтетических смол, например эпоксидных. Армирующие волокна этих композиционных материалов в каждой лопасти могут быть разных видов, обычно это стекловолокно, угольное или арамидное волокно, и кроме того, такие лопасти могут содержать отдельные элементы заполнения, состоящие из синтетических материалов, не являющихся композиционными, например из пенополиуретана.

Эти особенности являются причиной ряда недостатков, бывает, что для одной и той же лопасти приходится использовать несколько видов термоотверждаемых смол, каждая из которых сочетается с отдельным видом армирующих волокон и в некоторых случаях - с элементами из некомпозиционных синтетических материалов. Однако необходимо соблюсти условие взаимной совместимости указанных термоотверждаемых смол.

При этом необходимо учесть, что указанные термоотверждаемые матрицы под действием температуры и/или времени подвержены химическому превращению - полимеризации. Эта реакция создает модификацию молекулярной решетки, которая становится трехмерной, неплавящейся и необратимой. Во время этого термического процесса эти термоотверждаемые матрицы проходят через три последовательных состояния: жидкость, гель, твердая фаза. Детали на основе термоотверждаемых матриц принимают свою окончательную форму в процессе роста температуры непосредственно перед превращением матрицы в гель. Например, в случае матрицы класса полимеризации при 180^oC это состояние наступает приблизительно при 160^oC. Выше этого порога матрица становится твердой, деталь уже приняла окончательную форму. Это состояние необратимо.

Этот необратимый характер полимеризации и невозможность расплавить матрицу служат причиной многих недостатков и сложностей промышленного производства лопастей: высокий процент отходов при технологии, использующей подобный вид полимеризации, сложность осуществления таких способов и большая продолжительность процесса, при этом лопасти, получаемые по такой технологии, не всегда имеют желаемые размерные характеристики.

Из-за необратимости полимеризации становится невозможным повторное использование в процессе отходов, а проведение ремонтных операций, имеющих целью приведение таких лопастей к стандартным размерам, если и возможно в целом, отличается трудоемкостью, дороговизной и сложностью. Химическая реакция полимеризации может явится причиной выделения токсичных газов, а реагентный характер получаемого продукта создает проблемы предельного срока и условий хранения этого продукта. Наконец, известно, что композиционные материалы с термоотверждаемой матрицей обладают средней усталостной прочностью, средней ударной прочностью, жаростойкостью и стойкостью к влажному старению.

В основу изобретения положена задача устранения недостатков, свойственных известным лопастям, создания сменных лопастей большей надежности при снижении стоимости производства, а также лопасти, конструкция которой и выполнение трубчатого корня лопасти были бы предельно упрощены по сравнению с примерами, описанными в патенте Франции N 2616409.

Для достижения этого эффекта в настоящем изобретении предлагается лопасть типа, описанного во французском патенте N 2616409, отличающаяся тем, что смола матриц оболочки лопасти, каждого элемента заполнения и каждого пучка волокон каждого лонжерона представляет собой термопластичную смолу, обеспечивающую сборку и сцепление между собой оболочки, размещенной внутри оболочки части каждого лонжерона и каждого элемента заполнения.

Детали на основе термопластичных матриц принимают свою окончательную форму в момент плавления матрицы, в диапазоне температур приблизительно на 20^oC ниже собственно температуры плавления. При охлаждении матрица возвращается в свое первоначальное твердое состояние, а деталь сохраняет свою окончательную форму. Этот процесс обратим.

Превращение композиционных материалов с термопластичной матрицей простым плавлением или размягчением матрицы при нагреве и без химического изменения позволяет получить гораздо большую производительность при изготовлении лопастей с использованием таких материалов. Это тем более верно, что полимеризация, которой подвергаются композиционные материалы с термоотверждаемой матрицей после соединения волокон с матричным материалом и укладки в форму, согласно способу, описанному в двух вышеуказанных патентах, может длиться от 4 до 90 ч в зависимости от вида и/или толщины композиционного материала. Напротив, композиционные материалы с термопластичными матрицами, превращение которых происходит без каких бы-то ни было химических и экзотермических реакций, независимо от их толщины, могут быть получены быстро, их превращение обратимо, изделия из них получаются элементарным способом, который в наиболее упрощенном изложении заключается в нагреве этих композиционных материалов с целью расплавить матрицу, прессовании указанных композиционных материалов с целью их уплотнения и/или придания им нужной формы, и затем их охлаждения для отверждения матрицы.

Указанные термопластичные композиционные материалы могут подвергаться превращению с большой скоростью. Обратимость превращений указанных материалов обеспечивает возможность ремонтных операций, заключающихся в разогреве и повторном формовании лопастей с отклонениями, например размеров, от технических условий, а также возможность повторного использования отслуживших материалов. Благодаря этому снижается количество отходов. Кроме того, матрица способна слипаться сама с собой в нагретом состоянии.

Это свойство особенно выгодно, так как оно позволяет не только осуществлять исправление (ремонт) отдельных участков лопасти, но так же, как поясняется ниже, изготавливать лопасти способом, согласно которому осуществляют сборку элементарных составных деталей лопасти, полученных предварительно с помощью разнообразных технологий превращения и сборки (уплотнение, штамповка, прессование и формовка пултрузией (экструдирование вытягиванием)) путем расплавления матрицы и под давлением из полуфабрикатов, из композиционных материалов с термопластичными матрицами, имеющихся в продаже.

Кроме того, отсутствие химической реакции и экзотермической реакции позволяет освободиться от проблем кондиционирования воздуха в цехах по производству лопастей и их составных деталей, а также от проблем складирования и предельных сроков хранения соответствующих материалов.

Все эти факторы способствуют снижению стоимости производства и эксплуатации лопастей. Для изготовления лопастей согласно изобретению выгодно использовать термопластичную смолу, представляющую собой полиэфир - эфир - кетоновую смолу (PEEK), и армирующие волокна, а именно волокна для оболочки, для лонжерона или лонжеронов, и для элемента или элементов заполнения, выбирают из угле- или стекловолокна, но в предпочтительном варианте все они однородны и, в частности, представляют собой углеволокно.

Таким образом, предпочтительно использовать термопластичный композиционный материал "PEEK/углерод", который по сравнению с термоотверждаемым композиционным материалом лопастей, изготовленных по известной технологии, обладают, кроме того, тем преимуществом, что они отличаются хорошими механическими характеристиками в статике, имеют лучшую усталостную прочность, меньшую чувствительность к повреждениям и хорошую стойкость к погодным условиям, в частности, по отношению к влажному старению, высокой жаростойкостью и ударной прочностью.

Кроме того, выбор матрицы PEEK позволяет получить хороший показатель сопротивления ползучести и улучшает усталостную прочность, которая, по меньшей мере, вдвое выше, чем усталостная прочность других термопластичных матриц с высокими рабочими характеристиками, известных ранее и используемых для композиционных материалов, предназначенных для других применений.

Выбор в качестве матрицы только смолы PEEK и армирующих волокон только из углерода, или, при необходимости, только из стекловолокна для изготовления различных элементов лопасти из композиционного материала позволяет избежать несочетаемости каких-либо элементов на уровне связующих смол и какого бы-то ни было риска несовместимости составляющих деталей, в то время как в лопастях, описанных во французском патенте N 2616409, напротив, каждая из используемых термоотверждаемых смол соответствует типу армирующего волокна: угольного, стеклянного или арамидного, а также одному или нескольким синтетическим материалам, например пенополиуретану, с которым эта смола контактирует.

Таким образом, термопластичные композиционные материалы PEEK/углерод обладают преимуществами при эксплуатации, основанными на улучшенных термомеханических свойствах, и не уступают, а зачастую и превосходят по качеству многие композиционные материалы с термоотверждаемыми матрицами, используемые для изготовления известных лопастей.

Лопасти согласно настоящему изобретению более дешевы в изготовлении и в эксплуатации и более высокого качества, чем известные.

Другим предметом изобретения является способ изготовления вышеописанной лопасти.

В предлагаемом способе изготовления лопасти, обтекаемая оболочка из композиционного материала которой состоит из покрытия верхней плоскости лопасти и покрытия нижней плоскости лопасти слоистого строения, согласно изобретению: - выполняют каждый из составляющих элементов лопасти из композиционного материала в виде заготовки - предварительно изготовленной элементарной детали, - заготовки помещают в форму для сборки нагревом под давлением, которая состоит из нижней и верхней частей, имеющих внутренние рабочие полости, которые дополняют друг друга и служат, соответственно, формами для нижней и верхней частей лопасти, при этом заготовки размещают в форме таким же образом, как они должны быть расположены в готовой полости, - форму закрывают и заготовки нагревают до температуры плавления термопластичной матрицы под давлением, достаточным для того, чтобы обеспечить сплошность термопластичной матрицы между указанными деталями и их соединение плавлением под давлением, - охлаждают форму для обеспечения застывания термопластичной матрицы и отверждения всего блока собранных таким образом заготовок, - полученную таким образом лопасть вынимают из формы, и - путем приклеивания или насадки в нагретом состоянии насаживают кольца на муфту комлевой части лопасти, которая сама насаживается и закрепляется на комлевой части лопасти, вокруг нее, если только она не выполнена из термопластичного композиционного материала и уже не соединена путем плавления под давлением с другими элементарными деталями лопасти.

Различные элементы, изготовленные заранее литьем под давлением, пултрудированием, штамповкой и уплотнением, могут представлять собой жесткие элементы с фактурой картона или полужесткие в виде листового материала или пластин без приливов, если возможно, из термопластичных композиционных полуфабрикатов, имеющихся в продаже, таких, как например, ткани или нетканые полотна из непрерывных или длинных однонаправленных стеклянных или, что предпочтительно, угольных волокон, связанных термопластичной смолой, предпочтительно смолой PEEK, или из пластин, полученных наложением и спрессовыванием нескольких слоев такой ткани или такого нетканого полотна, или из гранулированного композиционного материала, представляющего собой сухие гранулы коротких угольных волокон в термопластичной матрице из смолы PEEK, инжектируемого при расплавленной матрице.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием вариантов его выполнения со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых: фиг. 1 изображает вид сбоку лопасти для многолопастного хвостового вертолетного винта с изменением шага в обтекателе; фиг. 2 - вид в плане по стрелке F на фиг. 1 этой лопасти; фиг. 3, 4, 5, 6, 7 - поперечные разрезы, соответственно III-III, IV-IV, V-V, VI-VI и VII-VII на фиг. 2; фиг. 8 - разрез по оси комлевой части лопасти по фигурам 1 и 2; фиг. 9 - частичный вид в перспективе комля лопасти, крепежной ее части и крепежной детали слоистого строения лопасти по фиг. 1 и 2; фиг. 10 - вид, аналогичный фиг. 9, варианта осуществления, согласно которому лонжерон модифицирован так, что его крепежная часть представляет собой петлю вместо слоистой крепежной части; фиг. 11 - вид в плане заготовки, представляющей собой спрессованную пластину, в которой вырезаны панели нижнего и верхнего покрытий, составляющих обтекаемую оболочку лопасти по фиг. 1 - 9; фиг. 12 и 13 - два этапа получения штамповкой верхних и нижних частей оболочки; фиг. 14 - полученная штамповкой часть оболочки лопасти, вид сбоку; фиг. 15 - вид в плане этой части оболочки, по стрелке F на фиг. 14; фиг. 16, 17 и 18 - поперечные разрезы, соответственно, по XVI-XVI, XVII-XVII, XVIII-XVIII на фиг. 15; фиг. 19 - в плане заготовка, представляющая собой прессованную пластину, в которой вырезаны слоистые элементы слоистой крепежной части лопасти по фиг. 1 - 8; фиг. 20 и 21 - этапы изготовления лонжерона со слоистой частью лопасти по фиг. 1 - 9; фиг. 22 и 23 - в плане и сбоку изготовленный лонжерон, фиг. 24, 25 и 26 - поперечные разрезы соответственно по XXIV, XXV-XXV и XXVI-XXVI на фиг. 23; фиг. 27 - порядок укладки в форму составляющих лопасть деталей, выполненных из термопластичного композиционного материала, для полости, показанной на фиг. 1 - 9 и изготавливаемой из предварительно полученных заготовок.

Лопасть 1 по фиг. 1 - 9 состоит из рабочей или профилированной части 2, продолжением которой служит со стороны, противоположной концу 3 лопасти, комлевая часть 4 трубчатой формы, через которую проходит крепежная часть 5, с помощью которой лопасть 1 соединяется со втулкой винта (не показано) и которая состоит из выступающей наружу из рабочей части 2 лопасти части лонжерона 7, проходящего по всему размаху лопасти 1.

В своей рабочей части 2 лопасть 1 содержит: жесткую оболочку 6, имеющую желаемую аэродинамическую форму и длина которой равна размаху лопасти, лонжерон 7, прямолинейная часть которого размещена в продольном направлении лопасти, внутри ее оболочки 6, лонжерон по существу центрирован по продольной оси A-A лопасти 1, которая является осью изменения шага лопасти и располагается приблизительно на расстоянии 40% хорды лопасти от передней кромки 8 лопасти; передний элемент заполнения 9, размещенный внутри оболочки 6 между лонжероном 7 и передней кромкой 8 лопасти, и задний элемент заполнения 10, размещенный внутри оболочки 6 между лонжероном 7 и задней кромкой 11 этой лопасти.

В своей рабочей части 2 лопасть может также содержать оковку (не показана) из титана или нержавеющей стали для защиты передней кромки 8 лопасти.

Часть лонжерона, размещенная внутри оболочки 6, имеет по существу прямоугольное поперечное сечение, наибольшая сторона которого расположена по хорде лопасти или по существу находится в плоскости вращения лопасти и перпендикулярна оси продольной оси A-A, и это - по меньшей мере в той части лонжерона, которая соседствует с комлевой частью 4 лопасти (см. фиг. 3 и 5), хотя эта часть лонжерона 7 может иметь прямоугольное сечение до самого конца 3 лопасти.

Однако, как это показано на фиг. 4, по меньшей мере, вблизи конца 3 лопасти лонжерон имеет крестообразное сечение. Так как оболочка 6 состоит из покрытия нижней плоскости 6a и покрытия верхней плоскости 6b лопасти, располагающихся от передней кромки 8 лопасти до задней кромки 11, крестообразное поперечное сечение лонжерона 7 позволяет стабилизировать части оболочки 6a и 6b по двум крайним поверхностям лонжерона 7, располагающимся непосредственно против этих частей оболочки 6a и 6b, при сборке плавлением под давлением разных составляющих деталей лопасти, как это описано ниже со ссылками на фиг. 27.

Как при прямоугольном сечении, так и при крестообразном лонжерон 7 не закручивается по размаху лопасти ни вокруг оси изменения шага A-A, что очень благоприятно сказывается при его изготовлении и позволяет придавать ему необходимую жесткость. Напротив, профилированное сечение частей оболочки 6a и 6b, а также переднего 9 и заднего 10 элементов заполнения плавно закручивается вокруг оси A-A лопасти, определяя для нее желаемый закон закручивания от участка рабочей части 2, прилегающего к корневой части 4 лопасти к концу 3 лопасти, как показано на фиг. 3 и 4. Таким образом легко задается угол установки лопасти относительно плоскости вращения винта.

Каждая часть 6a и 6b оболочки имеет слоистое строение и состоит от внутренней до наружной поверхностей оболочки 6 из набора из двух слоев нетканых полотен из непрерывных однонаправленных угольных волокон, ориентированных по существу по продольной оси A-A и связанных матрицей из полиэфир-эфир-кетона, называемого обычно смолой PEEK, и одного слоя ткани из угольных волокон, связанных этой же смолой PEEK, в которой нити основы и утка направлены по существу под углом в 45^oC по отношению к продольной оси лопасти. Смола PEEK представляет собой термопластичный полимер ароматической структуры кристаллического строения, содержащий мало атомов водорода, с температурой стеклования приблизительно 150^oC и температурой плавления порядка 390^oC.

В качестве варианта выполнения каждая часть 6a и 6b оболочки может представлять собой набор, содержащий более одного слоя ткани из угольного волокна, наложенного на два слоя нетканого полотна из однонаправленных угольных волокон. Каково бы ни было число волокнистых слоев, образующих слоистый набор каждой части 6a, 6b оболочки, совокупность этих слоев связана отвержденной смолой PEEK, образуя коробчатую структуру, которая вместе со своим заполнением обеспечивает сопротивление кручению лопасти 1.

Передний 9 и задний 10 элементы заполнения представляют собой, каждый, полученный пултрудированием профиль из непрерывных однонаправленных угольных волокон, ориентированных по существу параллельно продольной оси A-A и тоже связанных смолой PEEK.

Лонжерон 7 состоит из одного композиционного протяженного пучка или одной пряди угольных волокон, непрерывных и однонаправленных, ориентированных вдоль оси A-A и тоже связанных смолой PEEK. Этот пучок размещается внутри оболочки 6 и сформирован в виде протяженной пластины со сплошным сечением, имеющим, как уже говорилось, прямоугольную или крестообразную форму на более или менее длинном участке, со стороны конца 3 лопасти, но на участке, прилегающем к комлевой части 4 лопасти, эта пластина всегда имеет только прямоугольное сечение.

Верхней и нижней поверхностями этого пучка лонжерон 7 жестко связан либо непосредственно, либо через однородные с ним элементы заполнения 9 и 10 с оболочкой 6, в которой он расположен. Этот пучок волокон выходит по оси за пределы оболочки 6, проходя через трубчатую комлевую часть 4 лопасти, и образует своим участком, выступающим из профилированной части оболочки 2,крепежную часть 5 этой лопасти.

На уровне переходной зоны, где оболочка 2 сопрягается с комлевой частью 4, являющейся ее продолжением по оси, этот пучок разделяется на два равных пучка 13a и 13b, каждый из которых также сформирован в виде пластины прямоугольного сечения, постепенно расходящуюся между собой в направлении, перпендикулярном большей стороне своих сечений и большей стороне сечения прямоугольной части лонжерона 7 в оболочке 6.

На осевом конце крепежной части 5, противоположном комлевой части 4 лопасти, оба пучка 13a и 13b этой крепежной части 5 лопасти имеют, каждый, торцевой участок соединения 14a или 14b, параллельный торцевому соединительному участку другого пучка 13a или 13b и служащий для жесткого соединения каждого пучка в общей для них слоистой крепежной детали 15, которая служит для крепления крепежной части 5 лопасти ко втулке винта (не показано).

Оба соединительных пучка 13a и 13b лопасти, направленных в продолжение, по длине, оболочки 6 и той части лонжерона 7, которая находится внутри этой оболочки, имеют таким образом ту же композиционную структуру, что и внутренняя часть лонжерона 7, с которой они составляют одно целое, и каждый из пучков 13a и 13b работает на кручение относительно своей продольной оси, так что сама крепежная часть 5 работает на кручение относительной продольной оси A-A.

Подобная лопасть, в которой ее крепежная часть состоит из нескольких протяженных и работающих на кручение композиционных пучков, торцевые участки связи со втулкой которых жестко связаны с одной и той же слоистой крепежной деталью, для соединения со втулкой винта, конструкция которой предусматривает средства для удержания подобной слоистой крепежной детали, более точно описана в вышеуказанной, связанной с настоящей, заявке заявителя, к которой следует обратиться, для уточнения выполнения слоистой крепежной детали, а также конструкции втулки и крепления слоистой детали на втулке.

Напомним, что слоистая крепежная деталь 15 содержит нижний слоистый элемент 15a, верхний слоистый элемент 15b и слоистую вставку 15c, расположенные по вертикали друг над другом таким образом, что торцевой участок 14a нижней пластины 13a зажат между нижним 15a и промежуточным 15c слоистым элементами, образуя "сэндвич", торцевая часть 14b верхней пластины 13b вставлена образуя "сэндвич" между промежуточным 15c и верхним 15b слоистыми элементами. Каждый из слоистых элементов 15a, 15b и 15c состоит из наслоения нескольких слоев ткани из угольных волокон, связанных смолой PEEK, основные и уточные нити которой направлены по существу под углом в 45^oC по отношению к продольной оси пластины 13a или 13b, или из наслоения нескольких слоев нетканого полотна из непрерывных однонаправленных угольных волокон, связанных смолой PEEK, причем эти полотна поочередно располагаются крест-накрест так, что однонаправленные волокна одного полотна по существу перпендикулярны однонаправленным волокнам соседних с ним полотен, причем эти полотна ориентированы таким образом, что непрерывные однонаправленные волокна разных полотен направлены по существу под углом в 45^oC к продольной оси пучка 13a или 13b.

Например, каждый из нижнего и верхнего слоистых элементов 15a и 15b может состоять из девяти слоев ткани или шестнадцати слоев нетканых полотен, либо также, в качестве варианта, из набора слоев ткани в сочетании со слоями нетканых полотен. Слоистая вставка 15c представляет собой набор однородных слоев ткани и/или слоев нетканого полотна, но его толщина вдвое больше толщины верхнего 15b и нижнего 15a слоистых элементов, при этом слоистая вставка 15c может, например, быть выполнена наложением двух слоистых элементов, таких как нижний элемент 15a или верхний элемент 15b.

Как показано на фиг. 2 и 9, три слоистых элемента 15a, 15b и 15c в плане имеют одинаковую расширяющуюся в боковом направлении по обе стороны торцевых участков 14a и 14b форму, а торцевые элементы 14a и 14b имеют по существу прямоугольную форму на продолжении и на конце пластин 13a и 13b.

Расширяющая по отношению к торцевым участкам 14a и 14b форма каждого слоистого элемента 15a, 15b и 15c ограничена боковыми сторонами этих элементов, выступающих вбок по отношению к торцевым участкам 14a и 14b и имеющих в части каждого слоистого элемента, обращенной к оболочке 6, вогнутую зону 16, при этом вогнутость обращена к оболочке 6 и в поперечном направлении (по бокам) имеется по обе стороны лопасти, тогда как в торцевой части слоистых элементов 15a, 15b, 15c, обращенной в противоположную сторону от оболочки 6, боковые стороны этих слоистых элементов - плоские и сходятся друг к другу, ограничивая в слоистых элементах концевую часть по существу трапецеидальной формы.

Для заполнения пространства, ограниченного двумя соседними выступающими по отношению к торцевым участкам 14a и 14b частями слоистых элементов 5a, 15b и 15c, слоистая крепежная деталь содержит также четыре боковых заполняющих слоистых элемента, из которых два - 18a (см. фиг. 9) прилегают, каждый, к одной из боковых сторон торцевого участка 14a, образуя "сэндвич", будучи вставлены между боковыми выступающими частями нижнего слоистого элемента 15a и слоистой вставки 15c, и два других 18b, прилегают, каждый, к одной из боковых сторон торцевого участка 14b, образуя "сэндвич" с выступающими вбок частями слоистой вставки 15c и верхнего слоистого элемента 15b, между которыми они вставлены.

Слоистые элементы 18a и 18b, заполняющие боковые пустоты, имеют слоистую структуру, аналогичную структуре слоистых элементов 15a, 15b и 15c: они также сделаны из композиционного материала PEEK/углерод и их боковые стороны, противоположные сторонам, которыми они примыкают к торцевым участкам 14a и 14b, имеют, так же, как и боковые стороны слоистых элементов 15a, 15b и 15c вогнутую зону 19, продолжающую вогнутые зоны 16 слоистых элементов 15a, 15b и 15c, и плоскую зону 10, продолжающую плоские зоны 17 и сходящуюся с плоской зоной 20 другого слоистого элемента бокового заполнения, соответственно 18a или 18b.

Жесткое соединение всех слоистых элементов 15a, 15b, 15c, 18a, 18b слоистой крепежной детали 15 с торцевыми участками 14a и 14b обеих пластин 13a и 13b крепежной части 5 лопасти обеспечивается отверждением смолы PEEK, которая связывает все армирующие угольные волокна в слоях нетканых полотен из однонаправленных волокон или ткани, из которых состоят слоистые элементы крепежной детали 15 так же, как и пластины 13a и 13b и их торцевые участки 14a, 14b.

Для упрощения выполнения лонжерона 7, включая его крепежную часть 5, единственный пучок волокон, образующих композиционный материал, из которого выполняется лонжерон 7, образован из двух однотипных пучков, каждый из которых представляет собой пластину, состоящую из нескольких наложенных друг на друга полотен из непрерывных угольных волокон, ориентированных по оси A-A лопасти и связанных смолой PEEK, эта волокнистая структура получена пултрудированием, нетканые полотна из волокон, составляющие каждую пластину, могут быть получены наложением одинакового числа (для каждой пластины) отрезков одинаковой длины, вырезанных из ленты из композиционного материала PEEK/углерод с однонаправленными в продольном направлении угольными волокнами.

Обе пластины удерживаются на расстоянии между ними на части их длины, образующей крепежную часть 5, благодаря слоистой крепежной детали 15, с которой они жестко связаны своими соответствующими концами, а на остальной части их длины эти две волокнистые пластины наложены друг на друга с прослойкой между ними из трех полотен угольных однонаправленных в продольном направлении волокон, связанных смолой PEEK, образуя часть лонжерона 7, размещенную внутри оболочки 6.

Во время работы центробежные силы, воздействующие на лопасть 1, действуют на лонжерон в продольном направлении так, что его слоистая крепежная деталь 15 опирается боковыми вогнутыми сторонами 16 и 19 составляющих ее слоистых элементов на втулки, по меньшей мере, одна из которых - съемная, что позволяет демонтировать отдельно каждую лопасть, эти втулки жестко связаны со втулкой винта и расположены, каждая, по одну из сторон крепежной части 5 лонжерона в направлении, по существу перпендикулярном плоскости вращения лопасти, эта плоскость по существу параллельна верхней и нижней большим граням слоистых элементов и работающих на кручение пластин крепежной части 5.

Комлевая часть 4 лопасти, показанная в разрезе на фиг. 8, содержит два дополняющих друг друга полукорпуса 21a и 21b, каждый из которых имеет форму половины трубки переменного сечения, разрезанной по оси диаметральной плоскостью, эти два полукорпуса 21a и 21b соединены друг с другом по продольным краям, образуя вместе отрезок трубки, и представляют собой, каждый, осевое продолжение соответственно одной из двух частей 6a и 6b оболочки 6 лопасти.

Каждый полукорпус 21a и 21b имеет слоистое строение и содержит не только различные слои ткани и волокнистые полотна, связанные смолой PEEK, составляющие части 6a и 6b оболочки, продолжением которых являются эти полукорпуса, но еще и, по меньшей мере, один упрочняющий слой, имеющийся только на этом продолжении оболочки и представляющий собой, например, слой ткани PEEK/углерод, в которой направление нитей основы и утка по существу параллельно продольной оси A-A лопасти - для одних (например, для основы и для утка) и перпендикулярно продольной оси A-A лопасти для других (утка или основы), этот или эти дополнительные упрочняющие слои накладываются поверх других слоев оболочки.

Для увеличения жесткости комлевой части 4 лопасти путем увеличения ее толщины эти полукорпуса 21a и 21b усилены изнутри трубчатой манжетой 22. Эта манжета 22 имеет центральный аксиальный канал 23, через который проходят обе пластины 13a и 13b крепежной части 5 вблизи и в месте разделения пластины лонжерона 7 на эти две пластины 13a и 13b в оболочке 6, и этот канал 23 ограничен внутренней боковой поверхностью в виде по существу усеченного конуса, малое основание которого обращено к оболочке 6.

Манжета 22 имеет наружную боковую поверхность, также представляющую собой по существу усеченный конус, но к оболочке 6 обращено его большое основание, таким образом, наружная поверхность манжеты 22 имеет обратную конусность по отношению к боковой поверхности внутреннего канала 23.

Манжета 22, которая охвачена полукорпусами 21a и 21b, форма которых соответствует форме наружной боковой поверхности манжеты 22, к которой они прилегают, утоньшается таким образом постепенно от своего конца, примыкающего к оболочке 6, к своему концу, обращенному к слоистой крепежной детали 15.

Полукорпуса 21a и 21b и внутренняя упрочняющая манжета 22 охватываются, и жестко связаны опорой закрепления и вращения комлевой части 4 лопасти на втулке, опора представляет собой муфту 24 управления шагом лопасти. Эта муфта 24 видна на фиг. 1, 2 и 8 и имеет вид по существу усеченного конуса, большое основание которого обращено к оболочке 6 лопасти, причем коническими являются как наружная, так и внутренняя ее поверхности. Конусность ее внутреннего канала по существу соответствует конусности полукорпусов 21a и 21b и наружной поверхности манжеты 22.

Для ее шарнирного соединения с устройством централизованного управления шагом всех лопастей втулки многолопастного винта с изменением шага, содержащего несколько лопастей таких, как лопасть 1, втулка 24 содержит радиально выступающий наружу рычаг управления шагом 25, в котором выполнено отверстие 26 для размещения шарового шарнира связи с устройством централизованного общего управления шагом, осуществляемой так, как это описано в предыдущей, связанной с настоящей, заявке на патент, а также в вышеназванных патентах, к которым следует обратиться для более точного представления о монтаже и конструкции устройства общего управления шагом лопастей.

Эта муфта 24 может быть металлической, как описано со ссылками на фиг. 14 в указанном патенте Франции N 2616409, и ее монтаж может быть таким, как показано на фиг. 16 этого же патента, где металлическая муфта 24 установлена на комлевой части собранной лопасти путем приклеивания или насадки в горячем состоянии. Обычно насаживание осуществляется путем разогрева муфты 24 и насаживания ее на комлевую часть лопасти с последующим охлаждением.

Однако в предпочтительном варианте осуществления, обеспечивающем уменьшение веса, муфта 24, как впрочем и упрочняющая манжета 22, представляет собой деталь, полученную литьем под давлением из композиционного материала из коротких армирующих угольных волокон, погруженных в матрицу PEEK, которая содержит 30% по весу армирующих волокон.

Наконец, муфта 24 охватывается на каждом из своих концов кольцом 27 или 28 и жестко связана с ним, причем указанные кольца выполнены из металла или керамики и образуют опорную поверхность поворота муфты 24 на втулке винта и жестко связаны с муфтой 24 пу