[发明专利]风轮机复合结构

说明书

本发明涉及在制造风轮机叶片中使用的芯材。具体地，本发明涉及用于风轮机中的夹层板构造并且雷达吸收材料结合到这种夹层板中。

风轮机叶片通常由增强复合材料构造而成。典型的叶片由两个壳体制成，这两个壳体随后被结合而形成空气动力学构形。这样的壳体在特定的位置包括夹层板区域，该夹层板区域具有由诸如泡沫或轻木之类的轻质材料形成的芯。

已知的是，当风轮机被雷达探测到时可能引起问题。具体地，这是因为风轮机的旋转叶片具有与航空器的雷达信号类似的雷达信号。这会引起空中交通管制者和其它雷达操作者难以区分航空器和风轮机的问题。

本发明的目的在于减少风轮机的雷达信号，使得雷达信号能够与雷达屏幕上的航空器容易地区分开，这还将在雷达操作者的屏幕上产生较少的杂波。

本发明的目的还在于提供一种能够容易且高效地制造的结构。

根据本发明的第一方面，提供一种用于吸收射频能量的风轮机复合结构，所述风轮机复合结构包括：

夹层板构造，所述夹层板构造包括布置在内表层和外表层之间的芯，所述芯具有内表面和外表面；所述外表面和所述外表层面向所述风轮机复合结构的外表面，所述内表面和所述内表层面向所述风轮机复合结构的内部；

反射体层，所述反射体层被布置成邻近于所述内表层；以及

功能层，所述功能层包括印制或沉积电路，所述功能层与所述反射体层结合而形成雷达吸收电路；并且

所述功能层被直接印制或沉积在所述芯的所述外表面上。

通过将功能层直接设置在所述芯的所述外表面上而不是设置在诸如玻璃布的单独衬底上是有利的，因为在制造复合结构时不需要附加材料。这消除了在附加材料被结合到复合结构中时会出现的任何重量后果并且免除制备附加材料的需要。

优选地，所述功能层是电路模拟层。电路模拟层包括诸如单极、双极、环、小块(patch)或其它几何形状的元件阵列。元件由具有受控的高频阻力的材料制成。元件材料和阵列元件的几何形状被设计成使得功能层呈现所选择的高频阻抗谱。阻抗谱被选择使得功能层和反射体层形成复合结构中的雷达吸收电路。针对不同的复合结构(例如，具有不同的芯厚度)，需要不同的阻抗谱。

电路模拟层可通过丝网印刷被直接印制在芯的外表面上。电路模拟层可由碳墨形成，所述碳墨能够通过常规方法中的丝网印刷被印制。

反射体层可包括碳素纸层。

反射体层可包括频率选择表面。所述频率选择表面可包括被印制或沉积在衬底上的电路模拟层。构成反射体层的电路模拟层将具有与功能层互补的特性，使得结合的两个层用作仅在所需频率下的雷达吸收材料。基于具体设计，在其他频率下的辐射被反射或者被允许透过频率选择反射体。

优选地，内表层和外表层由至少一层纤维和树脂复合基质制成。

可提供一种具有如上所述的复合结构的风轮机叶片。

可提供一种具有如上所述的复合结构的风轮机机舱。

根据本发明的第二方面，提供一种制造用于吸收射频能量的风轮机复合结构的方法，所述方法包括：

组装夹层板构造，所述夹层板构造包括布置在内表层和外表层之间的芯，所述芯具有内表面和外表面；所述外表面和所述外表层面向所述风轮机复合结构的外表面，所述内表面和所述内表层面向所述风轮机复合结构的内部；

设置反射体层，所述反射体层被布置成邻近于所述内表层；

设置功能层，所述功能层包括印制或沉积电路，所述功能层与所述反射体层结合而形成雷达吸收电路，其中，所述功能层被直接印制或沉积在所述芯的所述外表面上。

将参考下列附图来描述本发明的实施例，在附图中：

图1示出了风轮机转子叶片的剖面。

图2示出了根据本发明的夹层板构造。

图3示出了根据本发明的位于模中的夹层板构造的剖面。

图4a和4b示出了根据本发明的芯构造。

图1示出了典型风轮机转子叶片10的剖面。转子叶片10按照本领域已公知的方式由两个空气动力学壳体(即，上壳体11和下壳体12)构成，所述空气动力学壳体由玻璃纤维布和树脂复合材料形成。壳体11和12被由玻璃纤维和碳纤维形成的管状结构翼梁13支承。

翼梁13形成转子叶片10的主要加强结构。在每个壳体11和12的朝向转子叶片的后缘的后部处，壳体形成有夹层构造，即结合在玻璃纤维片材15和16之间的泡沫芯14。泡沫芯14用于分离玻璃纤维层15和16，以保持壳体在该区域中是坚硬的。