[发明专利]三维编织复合材料整体成型旋翼桨叶及其制作方法

权利要求书

1.三维编织复合材料整体成型旋翼桨叶，包括根部连接接头、上下翼面蒙皮、承载大梁、根部连接孔金属衬套、桨尖配重铅块和桨尖配重管；其特征在于：根部连接接头、上下翼面蒙皮和承载大梁属于复合材料部件，采用三维编织工艺一体化成型，编织过程中复合材料部件之间承载的纤维沙束连续。

2.三维编织复合材料整体成型旋翼桨叶的制作方法，具体步骤如下：

步骤1：桨叶编织工艺设计：

根据桨叶的载荷形式和几何结构确定不同部位的编织工艺，对编织过程中的纤维纱束走向以及不同编织工艺步编织机台面形状进行设计，确定桨叶编织工艺方案；

步骤2：准备编织所需的纤维纱束和编织机台面：

根据桨叶的编织工艺方案确定所需纤维纱束的数量并根据纤维纱束的编织路径估算不同纤维纱束所需长度；按照编织部件的拓扑截面形状和编织方式摆放每一编织工艺步所需的编织机台面；

步骤3：进行桨叶根部连接接头的编织成型：

桨叶根部连接接头采用矩形编织机台面进行编织预成型，编织过程中通过局部逐渐加纱的方式保证桨叶根部的几何轮廓尺寸；

步骤4：桨叶上下翼面蒙皮与承载大梁一体化编织成型：

由于桨叶根部连接接头与桨叶上下翼面蒙皮部分几何拓扑结构不同，在完成桨叶根部连接接头编织预成型之后，需改换编织台面，进行二次挂纱操作，然后才能对桨叶上下翼面蒙皮和承载大梁进行编织直至完成整个桨叶的预成型；

步骤5：安放金属部件：

在预成型桨叶的相应位置安放根部连接孔金属衬套、桨尖配重铅块和桨尖配重管，并通过模具进行精确定位，同时在桨叶内部空腔填充泡沫芯；

步骤6：桨叶整体RTM固化成型。

3.根据权利要求2所述的三维编织复合材料整体成型旋翼桨叶的制作方法，其特征在于：步骤1中，所述的编制工艺采用三维五向或者三维全五向工艺；碳纤维材料采用T300纤维或者T700纤维；根部连接接头采用矩形编织台面进行编织，上下翼面蒙皮和承载大梁采用组合编织台面进行编织；编织纱长度为桨叶总长除以编织角余弦值后长度的1.2～1.5倍，轴向纱长度为桨叶总长的1.2～1.5倍。

4.根据权利要求3所述的三维编织复合材料整体成型旋翼桨叶的制作方法，其特征在于：所述编织角为20～40度。

5.根据权利要求2所述的三维编织复合材料整体成型旋翼桨叶的制作方法，其特征在于：所述的组合编织台面是指根据桨叶截面几何拓扑构型设置，组合编织台面从桨叶前缘到后缘依次为一个半圆形编织台面、一个“工”字型编织台面、两个矩形编织台面以及一个梯形编织台面；所述的半圆形编织台面对应桨叶前缘轮廓，所述的工字型编织台面和两个矩形编织台面对应桨叶上下翼面蒙皮轮廓，所述的梯形编织台面对应桨叶后缘轮廓。

6.根据权利要求5所述的三维编织复合材料整体成型旋翼桨叶的制作方法，其特征在于：所述的工字型编织台面是由三个矩形编织台面组成的，所述的梯形编织台面是由尺寸变化的多个矩形编织台面组合而成。

7.根据权利要求2所述的三维编织复合材料整体成型旋翼桨叶的制作方法，其特征在于：所述的编织成型路径：

首先根据设计好的编织工艺将纤维纱束挂装到矩形编织台面指定位置的携纱器上，将耳片外缘弧沿桨叶轴线方向的平分面作为初始成型面，并进行耳片外圆弧编织，编织方向为开始时沿着耳片外缘弧方向，然后为桨叶轴线方向；然后再通过对中间区域采用加纱工艺实现耳片中心孔的封闭，所述的中间区域是指从耳片中心孔轴线开始，沿着桨叶轴线方向延伸的、宽度为中心孔直径的条状区域；耳片中心孔的封闭之后根据桨叶根部连接接头的几何外形通过逐渐加纱的方式进一步完成整个桨叶根部的预成型。