[发明专利]一种风洞叶片的制备方法

说明书

本发明公开了一种风洞叶片的制备方法，裁剪制作蒙皮的碳纤维预浸布或预浸玻璃钢纤维布、垫条、泡沫芯和金属叶柄；使用碳梁模具制作碳梁：碳梁模具包括底座和固定在底座上的异形长条模具；将叶柄插接在碳梁模具的叶柄安装槽内，将裁剪的碳纤维预浸布穿套在金属叶柄上，铺平在叶柄扁平块连接腰所在的端面和碳梁模具的前、后铺层槽内，且每铺15层—20层抽真空压实，最后整体抽真空压实后，连同叶柄一起从模具上取下；将金属叶柄插接在泡沫芯容纳叶柄的凹槽内，碳梁铺放泡沫芯上、下容纳槽内，层铺蒙层的各层，最后在热压罐内在130‑180℃温度下固化成型。使用本发明制作的风洞叶柄、泡沫芯和碳梁连接强度高，铺层致密度高，使用寿命长。

技术领域

本发明属于风洞压缩机技术领域，涉及一种风洞叶片的制备方法。

背景技术

风洞是进行空气动力学试验的基本设备，风洞运行时，维持气体流动的能量是由电机驱动轴流风机风扇而提供的，气流在风洞管道中的能量消耗，具体表现在压力降低，轴流风机的作用是提高气流的压力，当二者达到平衡时，风洞便能稳定运转，一般风洞的功率很大，要求轴流风机的功率也很高，否则会造成大量风能损失，影响风洞的试验段各项性能指标，因此，大多风洞叶片都采用轻质高强的碳纤维制作，其中钢和复合材料混合结构使风扇叶片更加坚固耐用，提升风洞的试验效率，为了节能及提升风机效率，通常风洞叶片叶身会填充泡沫材料减重。

目前制作金属叶柄复合碳纤维泡沫芯结构叶片的碳梁工序，都是将金属叶柄插接在泡沫芯上后，在金属叶柄和泡沫芯表面直接层铺碳梁预浸料，弊端是钢制叶柄和泡沫芯连接处薄弱，经过上百次的层铺按压，连接处泡沫芯易折断，故层铺过程纤维铺放按压力度小，铺层松散，致密度差。另外，无论泡沫芯是PMI加工成型还是发泡成型，其后缘都很薄，铺放预浸料过程中，后缘泡沫经常遇到折断现象，需要使用胶膜将其粘接固定，工作效率低且纤维铺放不致密。这些都导致了现有风洞叶片的强度低，使用寿命短。且结冰风洞在试验过程中，由于湿冷环境下现有风洞叶片前缘会出现结冰现象，结冰到一定程度时会引起较大振动致使试验无法继续进行，同时冰块脱落会对结冰风洞内的设备造成破坏。

发明内容

本发明的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种风洞叶片的制备方法，使用该方法制作的风洞叶片叶柄、泡沫芯和碳梁连接强度高，铺层致密度高，使用寿命长。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种风洞叶片的制备方法，其包括以下步骤：

（1）按照实际叶片形状和尺寸要求制作上、下模具；裁剪制作蒙皮所需要的5-10层碳纤维预浸布或玻璃纤维预浸布，并标记铺放定位标记；制作泡沫芯肩头和桨尖处垫条；

（2）使用泡沫数控加工设备加工泡沫芯或者发泡成型泡沫芯；泡沫芯的形状与叶片叶身形状相同，其安装叶柄的一端开有容纳叶柄的凹槽，其工作面和非工作面分别开有碳梁上、下壁的上、下容纳槽，所述凹槽底面上凸起两个扁平凸台；

（3）使用数控加工设备加工金属叶柄；金属叶柄一端为外圆上有安装台阶的空心圆柱，另一端为与泡沫芯的凹槽完全配合的扁平块，空心圆柱与扁平块之间为窄形的扁平连接腰；扁平块远离空心圆柱的一端开有与圆柱空心相连通的中心减重孔和减重孔两侧的与泡沫芯的两个凸台完全配合的凸台容纳槽，其靠近连接腰的侧面上开有与中心减重孔连通的电加热单元组件的导线走线孔；

（4）使用碳梁模具制作碳梁；

A、碳梁模具包括底座和固定在底座上的异形长条模具；异形长条模具一体成型，其下端部为固定块，上端部开有与金属叶柄的扁平块完全配合的叶柄安装槽，在叶柄安装槽的底面上凸起一与叶柄中心减重孔相匹配的定位轴；固定块和叶柄安装槽之间的部分开有前、后铺层槽，前、后铺层槽和前、后铺层槽夹持的部分与泡沫芯上、下容纳槽和上、下容纳槽夹持的部分的异形形状和尺寸相同；底座上端面中心固定有与异形长条模具下端的固定块相匹配夹持槽，固定块和夹持槽壁上都开有安装孔，二者通过安装孔固定在一起；