Лопасть из термопластичного композиционного материала, в частности для хвостового винта вертолета, и способ ее изготовления

Лопасть из термопластичного композиционного материала, в частности для хвостового винта вертолета, и способ ее изготовления

Реферат

 

Изобретение относится к конструкции несущих винтов вертолетов. Лопасть содержит нижнюю /6а/ и верхнюю /6b/ части ее оболочки, передний /9/ и задний /10/ элементы заполнения этой оболочки и лонжерон /7/ из композиционного материала, состоящего из одной и той же матрицы, термопластичной и представляющей собой синтетическую смолу РЕЕК, армированной предпочтительно угольными волокнами. Лонжерон /7/ продолжается за пределами оболочки крепежной частью лопасти, жестко соединенной с петлеобразной или слоистой крепежной деталью, служащей для соединения со втулкой винта и выполненной из того же термопластичного композиционного материала. Способ заключается в том, что осуществляют сборку предварительно изготовленных в виде элементарных деталей: лонжерона /7/ и нижней и верхней частей /6а, 6b/ оболочки лопасти с помощью литья под давлением сжиженного термопластичного композиционного материала с короткими армирующими волокнами, используемого для формирования элементов заполнения /9,10/ оболочки лопасти, изобретение позволяет упростить технологию изготовления лопасти. 2 с. и 17 з.п.ф-лы,39 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.

Наиболее выгодным является применение такой лопасти для оборудования многолопастного вертолетного винта с изменением шага, с индивидуально демонтируемыми лопастями, в частности хвостового, предпочтительно в обтекателе винта вертолета.

Изобретение касается также способа изготовления такой лопасти.

Из источников [1, 2] уже 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 или корень 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 составляющий композиционный материал, протяженный пучок непрерывных однонаправленных армирующих 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 в источнике [2], 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 и 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 к втулке винта.

Эта крепежная часть содержит по меньшей мере один составляющий композиционный материал, пучок связанных смолой 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 через трубчатый комель лопасти, при этом конец работающего на кручение крепежной части, противоположный по отношению к оболочке лопасти, выполнен в виде петли, сгибающей катушку, съемно крепящуюся к втулке винта болтом. Кроме того, трубчатый комель лопасти содержит муфту, металлическую или из композиционного материала, каждый из осевых концов которой снабжен снаружи кольцом, кольца коаксиальны и позволяют жестко крепить и устанавливать с возможностью поворота комель лопасти в двух коаксиальных отверстиях, выполненных в двух стенках втулки винта, причем муфта, кроме того, содержит между этими двумя кольцами 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 упрочения прикорневой части оболочки лопасти, и частично из элементов заполнения и/или слоев ткани из волокон или слоев связанных синтетической смолой волокон для упрочения комеля лопасти.

В источниках [1, 2] 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 полимеризующихся матриц, состоящих из термоотверждаемых синтетических смол, например эпоксидных. Армирующие волокна этих композиционных материалов в каждой лопасти могут быть разных видов, обычно это стекловолокно, угольное волокно или даже арамидное, 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 эти разные термоотверждаемые смолы должны также быть совместимыми между собой. И главное, эти 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 матрица становится твердой, и деталь уже приняла окончательную форму. Это состояние необратимо.

Этот необратимый характер полимеризации и невозможность расплавить матрицу служит причиной многих недостатков и сложностей промышленного производства этих 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 невозможно повторное использование в процессе отходов. Ремонтные операции, имеющие целью приведение таких лопастей к стандартным размерам, если они вообще возможны, длительны и сложны. Химическая реакция полимеризации может явиться причиной выделения токсичных газов, а реагенный 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 жаростойкостью и средней стойкостью к влажному старению.

В основе изобретения лежит задача устранения недостатков, свойственных известным лопастям, и предложения сменных лопастей большей надежности при снижении стоимости производства.

Другой целью изобретения является предложение лопасти, конструкции которой и выполнение трубчатого комеля лопасти были бы предельно упрощены по сравнению с примерами, описанными в источнике [2].

Для достижения этого эффекта изобретение предлагает лопасть типа, описанного в источнике [2], раскрытого выше, отличающуюся тем, что смола матриц оболочки лопасти, каждого элемента заполнения и каждого пучка волокон каждого лонжерона представляет собой термопластичную смолу, и что каждый элемент заполнения выполнен из композиционного материала с короткими армирующими волокнами, связанными упомянутой термопластичной смолой, который обеспечивает связь оболочки лопасти с каждой частью каждого лонжерона, размещенной внутри этой оболочки.

Деталь на основе термопластичных матриц принимает свою окончательную форму в момент плавления матрицы, в диапазоне температур приблизительно на 20^oC меньших, чем 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, как в способе, описанном [1, 2], 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-либо 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 этих композиционных материалов с целью их уплотнения и/или придания им нужной формы и затем их охлаждении для отверждения матрицы. Эти термопластичные материалы могут подвергаться превращению с большой скоростью. Их упомянутый обратимый характер обеспечивает возможность ремонтных операций, заключающихся в разогреве и повторном формовании лопастей, имевших отклонения, например, размеров от технических условий, а также возможность повторного использования отслуживших материалов. Благодаря этому снижается количество отходов. Кроме того, матрица способна слипаться с собой в нагретом состоянии. Это свойство особенно выгодно, так как оно позволяет не только осуществлять исправление (ремонте отдельных участков лопасти, но также, как поясняется ниже, изготавливать лопасти способом, заключающимся в том, что обеспечивают путем инжектирования под давлением композиционного материала с расплавленной термопластичной матрицей сцепление между собой и сборку отдельных составных деталей лопасти, изготовленных предварительно с помощью разнообразных технологий превращения и сборки (в частности, прессованием, штамповкой, пултрудированием, то есть экструдированием вытягиванием) из полуфабрикатов, состоящих из композиционных материалов с термопластичными матрицами, имеющихся в продаже.

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

Все эти факторы способствуют снижению стоимости производства и эксплуатации лопастей.

Для изготовления лопастей согласно изобретению выгодно использовать термопластичную смолу, представляющую собой смолу состава поли-простой эфир-простой эфир-кетон, сокращенно РЕЕК (латинская аббревиатура), и армирующие волокна, а именно волокна для оболочки лопасти, для лонжерона или лонжеронов и для элемента или элементов заполнения, выбираются из угле- или стекловолокна, но предпочтительно все они однородны и, в частности, представляют собой угольные волокна.

Таким образом, предпочтительно используют термопластичные композиционные материалы РЕЕК/углерод, которые по сравнению с термоотверждаемыми композиционными материалами лопастей, изготавливаемых по известной технологии, обладают, кроме того, тем преимуществом, что они отличаются хорошим механическим поведением 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 РЕЕК позволяет получить хороший показатель сопротивления ползучести и улучшает усталостную прочность, которая по меньшей мере вдвое выше, чем усталостная прочность разных других термопластичных матриц с высокими рабочими характеристиками, известных ранее и используемых для композиционных материалов, предназначенных для других применений. Выбор в качестве матрицы только смолы РЕЕК 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 лопасть деталей, в то время, как в лопастях, описанных в источнике [2], 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 РЕЕК/углерод обладают преимуществами поведения в эксплуатации, основанными на замечательных термомеханических свойствах, по крайней мере не худших, а зачастую и более высоких, чем качества многих композиционных материалов с термоотверждаемыми матрицами используемых для изготовления известных лопастей.

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

Другим предметом изобретения является способ изготовления вышеописанной лопасти.

Способ изготовления лопасти согласно изобретению, обтекаемая оболочка из композиционного материала которой состоит из покрытия, составляющего верхнюю плоскость лопасти и покрытия, составляющего нижнюю плоскость лопасти, слоистого строения, отличается тем, что содержит следующие этапы: - выполняют каждый из составляющих элементов лопасти из композиционного материала в виде заготовки - предварительно изготовленной элементарной детали; - указанные заготовки укладывают в форму для литья под давлением и сборки под давлением, которая состоит из нижней и верхней частей, имеющих внутренние дополняющие друг друга рабочие полости, форма которых соответствует нижней и верхней частям лопасти таким образом, что указанные предварительно изготовленные составляющие лопасть детали занимают в форме такое же положение, как и в готовой лопасти; - форму закрывают и инжектируют в нее между указанными заготовками - нижней и верхней частями оболочки лопасти - жидкий композиционный материал, представляющий собой короткие армирующие волокна, утопленные в термопластичной матрице, нагретой до температуры плавления, для формирования элемента или элементов заполнения и при необходимости внутренней усилительной манжеты комеля лопасти; - обеспечивают по меньшей мере локальное плавление матрицы указанных заготовок, уложенных в форму, в тех их частях, которые контактируют с жидким композиционным материалом; - охлаждают форму для обеспечения отверждения термопластичной матрицы инжектированного композиционного материала и указанных заготовок и придания жесткости всему блоку собранных таким образом составляющих лопасть деталей и полученных литьем под давлением элемента или элементов заполнения, и - извлекают из формы полученную таким образом лопасть.

Для осуществления инжектирования расплавленный композиционный материал из коротких армирующих волокон, утопленных в расплавленной термопластичной матрице, получают преимущественно путем нагрева до температуры плавления указанной матрицы гранулята коротких волокон, заключенных в сухом состоянии в этой матрице.

Кроме того, для использования тепла инжектируемого материала для местного расплавления матрицы заготовок без того, чтобы форма не охлаждала слишком сильно инжектированный материал, способ, кроме того, включает в себя нагрев указанной формы до температуры, более низкой, чем температура плавления термопластичной матрицы, в процессе инжектирования, и обеспечения указанного по меньшей мере локального плавления матрицы упомянутых заготовок за счет их контакта с инжектируемым в форму жидким композиционным материалом.

Различные элементарные детали, изготовленные заранее пултрудированием (экструдированием вытягиванием) или прессованием и штамповкой, могут представлять собой жесткие картонообразные элементы или полужесткие элементы в виде листов или пластин, без приливов, по возможности из термопластичных полуфабрикатов из композиционного материала, имеющихся в продаже, таких, как например, ткани или нетканые полотна из непрерывных или длинных однонаправленных волокон, стеклянных или предпочтительно угольных, связанных термопластичной смолой, предпочтительно смолой РЕЕК, или из пластин, полученных наложением и спрессованием нескольких слоев такой ткани или такого нетканого полотна.

Изобретение станет более понятным и другие характеристики и свойства и преимущества изобретения проявятся при чтении нижеследующего описания примера его выполнения, приведенного в качестве неограничивающего примера и описанного со ссылками на прилагаемые фигуры 1 - 39.

На фиг. 1 представлен вид сбоку лопасти для хвостового вертолетного многоластного винта с изменением шага в обтекателе; на фиг. 2 - вид в плане по стрелке F на фиг. 1; на фиг. 3 - 7 представлены поперечные разрезы соответственно по III-III, IV-IV, V-V, VI-VI и VII-VII на фиг. 2; на фиг. 8 - частичный вид в перспективе комеля лопасти, ее крепежной части и крепежной детали слоистого строения лопасти, показанной на фиг. 1, 2; на фиг. 9 - вид, аналогичный фигуре 8, варианта осуществления, согласно которому лонжерон лопасти модифицирован так, что его крепежная часть содержит вместо слоистой крепежной детали - петлеобразную; на фиг. 10 - вид в плане заготовки, представляющей собой спрессованную пластину, в которой выкроены панели покрытия нижней и верхней части оболочки лопасти на фиг. 1 - 8; на фиг. 11 и 12 схематично показаны два этапа выполнения штамповкой нижней и верхней частей оболочки лопасти; на фиг. 13 - вид сбоку части оболочки, полученной штамповкой; на фиг. 14 - вид в плане по стрелке F части оболочки, показанной на фиг. 13; на фиг. 15 - 18 - поперечные разрезы соответственно по XV-XV, XVI-XVI, XVII-XVII, XVIII-XVIII на фиг. 14; на фиг. 19 - разрез по XIX-XIX на фиг. 16; на фиг. 20 - вид в плане прессованной пластины, в которой выкроены слоистые элементы слоистой крепежной детали слоистого строения лопасти, показанной на фиг. 1 - 8; на фиг. 21 - 22 схематично показаны этапы изготовления лонжерона со слоистой крепежной деталью лопасти на фиг. 1 - 8; на фиг. 23 и 24 - соответственно в плане и сбоку готовый лонжерон; на фиг. 25, 26, и 27 - поперечные разрезы соответственно по XXV-XXV, XXVI-XXVI и XXVII-XXVII на фиг. 24; на фиг. 28 и 29 - в продольном разрезе установка приспособлений для размещения в форме лонжерона на фиг. 23 и 24; на фиг. 30 - разрез по XXX-XXX на фиг. 29; на фиг. 31 -вид по стрелке G на фиг. 30; на фиг. 32 - продольный разрез укладки частей оболочки лопасти и лонжерона с закрывающими его приспособлениями в форме для литья под давлением для сборки; на фиг. 33 - форма на фиг. 32 после ее закрытия; на фиг. 34 - разрез по XXXIV-XXXIV на фиг. 33; на фиг. 35 - в продольном разрезе открытие формы на фиг. 32 и 33 в отвод приспособлений для укладки в нужном положении лонжерона на фиг. 28 и 29 для извлечения лопасти из формы; на фиг. 36 - вид, аналогичный фиг. 29, для варианта способа изготовления лопасти, согласно которому части оболочки лопасти и кольца, образующие опорные поверхности вращения, устанавливаются так, что охватывают снаружи лонжерон вместе с приспособлениями для его установки в форме на фиг. 29; на фиг. 37, 38 и 39 - виды, аналогичные фиг. 32, 33 и 35, для данного варианта способа.

Лопасть на фиг. 1 - 8 содержит рабочую 1 или профильную часть 2 с постоянной хордой, продолжающуюся со стороны, противоположной концу 3 лопасти, комелем лопасти 4, имеющим трубчатую форму, через который проходит крепежная часть 5, связывающая лопасть со втулкой винта (не показано) и состоящая из наружной по отношению к оболочке 2 части лонжерона 7, проходящего по всему размаху лопасти 1.

Рабочая часть 2 лопасти 1 содержит жесткую оболочку 6, имеющую желаемую аэродинамическую форму и протяженную по размаху лопасти, лонжерон 7, прямолинейная часть которого размещена в продольном направлении в оболочке 6, по размаху лопасти, центрированный по продольной оси A-A лопасти, являющейся осью изменения шага лопасти, проходящей примерно на расстоянии 40% хорды 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.

На своей рабочей части 2 лопасть может также иметь окову (не показано) из титана или нержавеющей стали для защиты передней кромки 8.

Часть лонжерона 7, размещенная внутри оболочки 6 лопасти, имеет по существу прямоугольное сечение, большая сторона которого направлена вдоль хорды или расположена по существу в плоскости вращения лопасти, перпендикулярно продольной оси A-A, такое сечение лонжерон 7 имеет по крайней мере в зоне, близкой к комелю 4 (фиг. 3 и 5), однако часть лонжерона, размещенная в оболочке, может иметь прямоугольное сечение и по всей своей длине, вплоть до конца 3 лопасти. В то же время, как показано на фиг. 4, по крайней мере вблизи конца 3 лопасти лонжерон имеет крестообразное сечение. Так как оболочка 6 лопасти состоит из нижней части 6а и верхней части 6b, распространяющихся каждая от передней кромки 8 до задней кромки 11 лопасти, крестообразное сечение лонжерона 7 позволяет стабилизировать эти части оболочки 6a и 6b по двум продольным граням лонжерона 7, находящимся как раз напротив этих частей оболочки 6a и 6b, при литье и сборке под давлением различных составляющих частей лопасти, как описано со ссылками, в частности, на фиг. 32 - 39. При любом прямоугольном или крестообразном сечении лонжерон не закручивается ни относительно размаха лопасти, ни относительно оси изменения шага А-А, что благоприятно сказывается на его изготовлении и позволяет придать требуемую жесткость. Напротив, профильное сечение частей оболочки 6a и 6b, а также заднего 9 и переднего 10 элементов заполнения постепенно закручивается относительно оси A-A лопасти для придания ей закрученности по требуемому закону, начиная от зоны рабочей части лопасти, соседней с комелем 4, к концу 3 лопасти, как показано на фиг. 3 и 4. Таким образом легко устанавливается заранее положение лопасти 1 относительно плоскости вращения винта.

Каждая часть оболочки лопасти 6a и 6b - слоистая и состоит из внутренней поверхности до наружной оболочки 6 из наложенных друг на друга пленки из полиэфиримидной смолы (PEI) (здесь сохранена латинская аббревиатура), двух слоев полотна из непрерывных однонаправленных угольных волокон, ориентированных по существу вдоль продольной оси А-А и связанных матрицей из полиэфир-эфиркетона, обычно называемого смолой РЕЕК, и слоя ткани из угольных волокон, связанных той же смолой РЕЕК, уточные и основные нити которой ориентированы по существу под углом в 45^o по отношению к продольной оси лопасти. Смола РЕЕК представляет собой термопластичный полимер с ароматической структурой, содержащий мало атомов водорода и имеющий кристаллическое строение, температура стеклования этого полимера приблизительно 150^oC и температура плавления порядка 390^oC.

В варианте выполнения каждая из частей оболочки 6a и 6b может состоять из набора следующих слоев: более одного слоя ткани из угольных волокон поверх двух слоев полотна из однонаправленных угольных волокон и, возможно, пленки из смолы PEI, покрывающей слой ткани. Каково бы ни было число слоев волокон, образующих слоистую структуру каждой части оболочки лопасти 6a и 6b, совокупность этих слоев агломерируется отвержденной смолой РЕЕК с образованием коробчатой формы, обеспечивающей вместе со своим заполнением жесткость по отношению к кручению лопасти 1, а пленка из смолы PEI увеличивает содержание смолы на границе оболочка 6 - заполнение лопасти, что позволяет сделать эту граничную зону более однородной.

Передний 9 и задний 10 элементы заполнения лопасти, каждый, состоит из термопластичного композиционного материала и получается литьем под давлением, составляющий их материал представляет собой матрицу из смолы РЕЕК, в которой утоплены короткие армирующие волокна из углерода, содержание которых в матрице составляет примерно 30% по весу.

Лонжерон 7 состоит из единственного, составляющего композиционный материал протяженного пучка непрерывных однонаправленных угольных волокон, ориентированных продольно вдоль оси А-А и также связанных смолой РЕЕК. Этот пучок размещен внутри оболочки 6 лопасти в виде протяженной пластины сплошного сечения, покрытой пленкой из смолы PEI и имеющей, как уже было сказано, сечение прямоугольной или крестообразной формы на более или менее значительной части своей длины, со стороны конца 3 лопасти, но в зоне лопасти, соседней с комелем 4, сечение этой пластины обязательно прямоугольное. Верхней и нижней сторонами этого пучка и пленкой из смолы PEI лонжерон 7 жестко связан либо непосредственно, либо через полученные литьем под давлением элементы заполнения 9 и 10, с оболочкой 6 лопасти, внутри которой он размещен. Этот пучок продолжается по оси снаружи от оболочки 6, проходя через трубчатый комель 4, и образует своим участком, выходящим наружу из профильной части 2 лопасти, крепежную часть 5 этой лопасти в переходной зоне 12, где оболочка 2 сопрягается с комелем 4, являющимся ее осевым продолжением, составляющий лонжерон 7 пучок прямоугольного сечения разделяется на два одинаковых пучка 13a и 13b, каждый также представляющий собой протяжную пластину прямоугольного сечения и постепенно расходящихся в направлении, перпендикулярном большей стороне своего сечения, так же как и большей стороне прямоугольной части лонжерона 7 в оболочке 6. На осевом конце крепежной части 5, противоположном комелю 4, оба пучка 13a и 13b этой крепежной части 6 имеют торцевой соединительный участок 14a или 14b, параллельный торцевому соединительному участку другого пучка 13a или 13b, этим участком каждый из пучков 13a и 13b жестко соединен с общей для них крепежной деталью 15, которая служит для крепления крепежной части 5 ко втулке винта (не показано). Оба крепежных пучка 13a и 13b, протяженных по существу в направлении продольного продолжения оболочки 6 лопасти части лонжерона 7, расположенной внутри этой оболочки, имеют, каждый, ту же структуру из композиционного материала, что и часть лонжерона 7, расположенная внутри оболочки 6, с которой (с частью лонжерона) они составляют одно целое и каждый из пучков 13a, 13b работает на кручение вокруг своей продольной оси так, что крепежная часть 5 сама работает на кручение относительно продольной оси А-А.

Подобная лопасть с крепежной частью из нескольких пучков из композиционного материала, протяженных и работающих на кручение торцевые участки соединения, с втулкой винта которых жестко скреплены с одной общей крепежной деталью, служащей для крепления на втулке винта, конструкция которого содержит средства для захвата и удержания такой слоистой крепежной детали, более точно описана в вышеуказанной, связанной с настоящей заявке заявителя, к которой следует обратиться для уточнения конструкции и изготовления слоистой крепежной детали и конструкции втулки винта и соединения крепежной слоистой детали со втулкой винта.

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, торцевой участок 14a нижней пластины 13a вставлен между нижним 15a и промежуточным 15c слоистыми элементами, образуя "сэндвич", торцевой участок 14b верхней пластины 13b вставлен, образуя "сэндвич" между промежуточным 15с и верхним 15b слоистыми элементами. Каждый из слоистых элементов 15a, 15b и 15c состоит из наложенных друг на друга нескольких слоев ткани из угольных волокон, связанных смолой РЕЕК, основные и уточные нити которой направлены по существу под углом 45^o по отношению к продольной оси пластины 13a и 13b, или из нескольких слоев нетканого полотна из непрерывных однонаправленных угольных волокон, связанных смолой РЕЕК, причем эти полотна поочередно располагаются крест-накрест так, что однонаправленные волокна одного полотна по существу перпендикулярны однонаправленным волокнам соседних с ним полотен, а эти полотна ориентированы таким образом, что непрерывные однонаправленные волокна разных полотен направлены по существу под углом 45^o к продольной оси пучка 13a и 13b. Например, каждый нижний 15a и верхний 15а слоистый элемент может состоять из девяти слоев ткани или шестнадцати слоев нетканых волокнистых полотен, или в качестве варианта из набора слоев ткани в сочетании со слоями полотен из волокон. Слоистая вставка 15с 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 из двух слоистых элементов, подобных нижнему 15a или верхнему 15b слоистому элементу.

Как показано на фиг. 2 и 8, три слоистых элемента 15a, 15b и 15c имеют в плане одинаковую форму, расширяющуюся в боковом направлении в обе стороны от торцевых участков 14a и 14b, по существу, прямоугольной формы на продолжении и на конце пластин 13a и 13b.

Расширяющаяся 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, боковые стороны указанных слоистых элементов, обращенные к оболочке 6, содержат вогнутую зону 16, вогнутая часть каждой такой стороны обращена в ту или иную сторону по отношению к лопасти и к оболочке 6, со стороны, противоположной оболочке 6, боковые стороны слоистых элементов - плоские (17) и сходятся друг с другом, ограничивая на торце слоистых элементов по существу трапецеидальный участок.

Для заполнения пространства между двумя выступающими по отношению к торцевым участкам 14a и 14b частям слоистых элементов 15a, 15b и 15c, примыкающих друг к другу, слоистая крепежная деталь 15 содержит также четыре слоистых элемента для бокового заполнения, из которых два 18a (см. фиг. 8) расположены, каждый, так, что они прилегают к одной из боковых сторон торцевого участка 14a и что они вставлены, образуя "сэндивич" между боковыми выступающими частями нижнего 15a и промежуточного 15c слоистых элементов, а два других слоистых элемента заполнения 18b прилегают, каждый, к боковой стороне торцевого участка 14b и вставлены между боковыми выступающими частями промежуточного 15c и верхнего 15b слоистых элементов. Боковые заполняющие слоистые элементы 18a и 18b имеют слоистую структуру, аналогичную структуре других слоистых элементов 15a, 15b и 15c, то есть они состоят из композиционного материала РЕЕК/углерод и их боковая сторона, противоположная той, которой они приложены к одному из торцевых участков 14a и 14b, также имеет вогнутую зону 19, продолжающую вогнутые зоны 16 слоистых элементов 15a, 15b и 15c, а также плоскую зону 120, продолжающую плоские зоны 17 слоистых элементов 15a, 15b и 15c, сходящуюся также с плоской зоной 20 другого слоистого бокового заполняющего элемента 18a или 18b соответственно.

Жесткая связь 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 РЕЕК, которая агломерирует все армирующие угольные волокна в слоях нетканого полотна из однонаправленных волокон или ткани, составляющих слоистые элементы крепежной детали 15, так же как и пластин 13a и 13b и их торцевых участков 14a, 14b.

Для упрощения выполнения лонжерона 7, включающего крепежную часть 5, единственный, составляющий композиционный материал пучок волокон лонжерона 7 образован двумя пучками одного и того же типа, каждый из которых состоит из полученной пултрудированием (экструдированием вытягиванием) пластины, состоящей из нескольких наложенных друг на друга полотен непрерывных однонаправленных угольных волокон, ориентированных по оси А-А лопасти и связанных смолой РЕЕК, при этом различные полотна из волокон, наложенные друг на друга, образующие каждую пластину, могут быть получены наложением одинакового числа отрезков одинаковой длины, отрезанных из ленты из композиционного материала РЕЕК/углерод с непрерывными однонаправленными угольными волокнами, ориентированными в продольном направлении. Обе полученные пултрудированием пластины удерживаются на расстоянии между ними на некоторой части их длины, образующей крепежную часть 5, благодаря крепежной детали 15, с которой они скреплены своим соответствующим концом, тогда как на оставшейся части их длины эти две пластины покрыты пленкой из смолы PEI и сложены друг с другом так, что между ними проложены три полотна продольно расположенных однонаправленных угольных волокон, связанных смолой РЕЕК, и образуют вместе часть лонжерона 7, размещенную внутри оболочки 6.

При работе винта центробежные усилия, воздействующие на лопасть, нагружают лонжерон 7 в продольном направлении, так что его крепежная деталь 15 упирается вогнутыми боковыми сторонами 16 и 19 своих слоистых элементов на втулки, по меньшей мере одна из которых съемная, что позволяет осуществлять индивидуальный демонтаж лопастей, эти втулки жестко связаны со втулкой винта и расположена, каждая, с одной из сторон крепежной части 5 лопасти, при этом они располагаются перпендикулярно плоскости вращения лопасти, которая по существу параллельна большим нижней и верхней сторонам слоистых элементов и работающих на кручение пластин крепежной части 5 лопасти.

Трубчатый комель 4, показанный в разрезе на фиг. 5-7, содержит два дополнительных друг друга полукорпуса 21a и 21b, каждый из которых имеет по существу форму половины трубки переменного сечения, разрезанной аксиально диаметральной плоскостью, и эти два полукорпуса 21a и 21b прилегают друг к другу по своим продольным краям так, чтобы восстановить отрезок трубки, и каждый из них представляет собой осевое усиленное продолжение соответственно одной из двух частей 6a и 6b оболочки 6 лопасти. Каждый полукорпус 21a и 21b имеет слоистую структуру и содержит не только пленку из смолы PEI и различные слои ткани и нетканых полотен из волокон, связанных смолой PEI, составляющие части 6a и 6b оболочки, продолжением которых являются эти полукорпусы, но также еще три дополнительных усилительных слоя, имеющихся только в зоне этого продолжения и представляющие собой, например, слои ткани РЕЕК/углерод, нити утка и основы которой расположены: один параллельно, а другие перпендикулярно продольной оси А-А лопасти, причем эти дополнительные слои расположены поверх других слоев покрытия, составляющего оболочку.

Для увеличения жесткости комеля 4 путем придания ему достаточной толщины эти полукорпуса 21a и 21b усиливаются изнутри трубчатой манжетой 22. Манжета 22 имеет центральный осевой канал 23, по которому проходят обе пластины 13a и 13b крепежной части 5, в зоне и вблизи зоны разделения пластины, составляющей часть лонжерона, размещенную в оболочке 6, на две упомянутые пластины. Этот канал 23 ограничен внутренней боковой стенкой, имеющей форму усеченного конуса, малое основание которого обращено к оболочке 6. Манжета имеет также наружную боковую поверхность,