[发明专利]三维机织复合材料整体成型的旋翼桨叶及制作方法

说明书

本申请提出一种三维机织复合材料整体成型的旋翼桨叶及制作方法，所述三维机织复合材料整体成型的旋翼桨叶包括：根部连接头，所述根部连接头设置有丝束连接孔；以及桨叶主体，所述桨叶主体包括由丝束机织而成的三维机织复合材料，所述桨叶主体通过至少部分所述丝束穿过所述丝束连接孔而连接于所述根部连接头。

技术领域

本申请涉及一种三维机织复合材料整体成型的旋翼桨叶及制作方法。

背景技术

目前无人直升机使用的旋翼桨叶包括上翼面、下翼面和承载大梁，上翼面、下翼面和承载大梁均需要先采用独立模具铺设碳纤维单向布或者机织布预成型，然后再通过胶接或者共同固化的方式最终成型。采用这种工艺方式制作桨叶工序复杂，且碳纤维布的铺设依赖人工经验，生产效率低下，难以保证不同桨叶的均匀一致性。并且，由于桨叶的上翼面、下翼面和大梁仅通过树脂粘接在一起，整体性较差，层间强度低，在受到较大的载荷或者外部冲击时容易出现分层破坏，无法充分发挥碳纤维材料的性能优势。

发明内容

本申请旨在提出一种三维机织复合材料整体成型的旋翼桨叶，使其整体上具有较高的强度。

本申请还提出一种三维机织复合材料整体成型的旋翼桨叶的制作方法

本申请提出一种三维机织复合材料整体成型的旋翼桨叶，所述三维机织复合材料整体成型的旋翼桨叶包括：

根部连接头，所述根部连接头设置有丝束连接孔；以及

桨叶主体，所述桨叶主体包括由丝束机织而成的三维机织复合材料，所述桨叶主体通过至少部分所述丝束穿过所述丝束连接孔而连接于所述根部连接头。

优选地，所述桨叶主体包括：

承载梁，所述承载梁具有空腔，所述空腔内填充有梁芯；

第一填充物，所述第一填充物位于所述承载梁的后侧；

后缘条，所述后缘条位于第一填充物的后侧；

上翼面蒙皮；以及

下翼面蒙皮，所述上翼面蒙皮和所述下翼面蒙皮包裹所述承载梁、所述第一填充物和所述后缘条，

其中，所述承载梁、所述上翼面蒙皮、所述下翼面蒙皮和所述后缘条是通过三维机织一体成型的三维机织结构。

优选地，所述梁芯包括第二填充物、单向纤维带、配重和纤维布包裹层，

所述纤维布包裹层包裹所述第二填充物、所述单向纤维带和所述配重，

所述单向纤维带位于所述空腔的前侧，所述第二填充物位于所述空腔的后侧，所述单向纤维带包裹所述配重，所述配重位于所述第二填充物的前侧。

优选地，所述承载梁是具有多层结构的壳体，形成该壳体的中间层的纤维的模量小于形成该壳体的内层和外层的纤维的模量。

优选地，所述承载梁包括壳体前缘、第一区域环层、第二区域环层和第三区域环层，所述壳体前缘位于所述承载梁的前侧，所述壳体前缘越向后延伸其壁厚越小，所述壳体前缘包括韧性纤维，所述第一区域环层包裹所述第二区域环层，所述第二区域环层包裹所述第三区域环层。

优选地，所述韧性纤维包括玻璃纤维、石英纤维或芳纶纤维中的至少一种。

优选地，所述三维机织结构包括角联锁结构、带衬经的角联锁结构、带衬纬的角联锁结构、带衬经衬纬的角联锁结构和带斜向纱的角联锁结构。

优选地，所述桨叶主体通过树脂传递模塑成型工艺、高压树脂传递模塑成型工艺或高压压缩树脂传递模塑成型工艺固化成型。

本申请还提出一种三维机织复合材料整体成型的旋翼桨叶的制作方法，所述三维机织复合材料整体成型的旋翼桨叶的制作方法包括：