旋翼机复合材料旋翼桨叶设计制造

◎康昱天

旋翼机是飞机当中的一种主要类型，其主要依靠旋翼桨叶高速旋转，为旋翼机提供动能。因此，从生产制造环节来看，旋翼桨叶的设计工作是整个机身制造工作中的关键所在，直接影响旋翼机的运行安全。还需要飞机生产制造企业引起重视，积极研究优化设计流程，提高设计效果的可行方法。

一、旋翼机复合材料旋翼桨叶设计工作的基本要点

通过不断总结和分析以往的旋翼桨叶制造数据，技术人员意识到，想要推动飞机生产制造工作的顺利开展，必须要对桨叶材料进行合理的选择，并拟定科学合理的结构设计方案。同时，要重点提高自身的创新意识及能力，以便于提高设计工作水平及效率。

1.对材料的合理选择。

基于我国对环境保护以及资源节约的基本要求，在实际进行旋翼机的桨叶制造工作时，各个企业都开始选择使用清洁性的复合材料。现阶段，市面上常见的复合材料种类有很多，而从航空航天领域发展的趋势看，纤维增强树脂基复合材料逐渐成为制造航空航天飞行器结构件材料的主流。在旋翼桨叶选材设计环节中，目前使用较多的是玻璃纤维或碳纤维增强环氧树脂复合材料。从比强度、比刚度、比疲劳强度来说，碳纤维也是很优秀的材料，但是它更脆一些。而玻璃纤维复合材料因为其优异的纵向拉伸强度，轻质、较高强度、较高模量以及稳定的化学性能等特点，成为了新时期企业在制造旋翼机旋翼桨叶大梁材料的首选。

2.基本的结构设计方案。

旋翼机旋翼翼型的选择可以参考直升机翼型。在直升机翼型中，按照大梁的构造划分，比较常见的有C 形梁、D 形梁以及多管梁结构。按照剖面分隔或封闭区间的划分有单闭腔、双闭腔和多闭腔等。不过，旋翼机旋翼因其特殊的自旋转方式，不必考虑桨叶的扭转力矩的特点。因此，在选择基础结构时也相对较为简单，只需要从制造难易程度及使用效果两个方面进行分析。通常情况下，复合材料旋翼桨叶一般采用C 形结构，这样既能充分发挥其优点，又能有效地节省成本，是旋翼机翼型的首选。在旋翼桨尖结构设计时，主要采用整流罩封闭桨叶尖端就可以了。至于桨尖形状，考虑到制造成本，仍采用传统的矩形桨尖即可。另外，在旋翼桨叶根部处设计时，亦可设计成整流罩，或者切断面直接封闭形式。此种设计的优点是结构简单，制造容易，对技术人员的工作能力没有过高的要求。

3.信息技术的合理应用。

在新时期的发展过程中，生产制造企业逐渐意识到了信息技术的应用优势，开始在内部增加资金投入，完善计算机基础设施的构建。希望通过计算机软件来智能化的统计和分析各种复合材料的对比数据，然后制作表格，直观清晰的分析出各种材料的优势及缺点。最后，结合具体的旋翼桨叶设计制造要求进行合理的选择。此外，企业应当安排专业的技术工作人员，结合旋翼桨叶的基础设计数据，构建旋翼机的立体模型。利用信息技术智能分析出基础制造数据信息当中存在的问题，然后及时进行调整。通过这种方式，有效提高制造工作的质量，确保旋翼机在使用过程中的安全性和稳定性。

二、企业在制造旋翼桨叶时应当遵循的注意事项

企业在新时期开展旋翼桨叶制造工作时，还有一些注意事项需要遵守，具体包括以下几个方面：

1.制造方式的选择。

旋翼机复合材料旋翼的制造方法可分为两种，一种是参考直升机旋翼桨叶制造过程，采用闭合模具热压固化成型的方式。此种方法也分为高温固化胶接成型工艺技术（美意）和中温共固化模压成型工艺技术（欧直）。通过在模具中一起成型旋翼，又或者是使用模具成型旋翼的多个部件，在进行二次胶接，来实现对旋翼的制造。D 形大梁或多管梁多采用第一种成型方式，C 形大梁则多用第二种成型方式。

但随着复合材料成型工艺技术的发展，特别是复合材料一次成型工艺的成熟，后者因为制造的旋翼零件数少、结构整体性好，有利于提高桨叶疲劳寿命，逐渐成为主要制造方式。另一种则是对于私人自制的旋翼，由于私人制作的旋翼机对旋翼要求不多、结构简单，多使用传统加工工艺制造。直接铸造锻造或者模压成型都是比较常见的方法。因此，这就要求生产制造企业结合具体情况，对制造方式进行科学的选择，以提高旋翼机的制造效果。

2.制造流程的合理性。

旋翼设计制造上，目前已经提出了新型填充物来实现旋翼制造一次成型及配重可调性，未来旋翼机旋翼制造将向一次成型发展。为了实现旋翼机飞行时能及时反映旋翼的健康状况，对旋翼的实时监测技术也将是未来革新的主要方向。这些都是新时期技术人员在进行旋翼机复合材料的旋翼桨叶设计制造工作时，需要关注的重点问题。虽然创新是企业发展进步的不竭动力，但是任何创新研究工作都需要建立在合理合法的基础上。基于此，企业应当从传统的旋翼桨叶制造环节入手，规范工作流程。将工作重点放在建立严格的管理机制规范员工的工作行为上，要求员工能够有序按照管理规定开展生产加工工作。此外，对人才进行教育培训工作，创新设计人员的工作理念，引导员工通过不断在基础工作环节中积累经验的方式，找到技术创新优化的可行方向，科学处理旋翼桨叶设计制造工作中遇到的难题。

结论：在进行旋翼桨叶的设计工作时，首先应当结合国家对环境保护和节约能源的需求，对材料进行合理的选择。同时，应当结合旋翼机的基本功能性要求，拟定结构设计方案，在这个环节可以充分发挥出信息技术的应用优势，构建旋翼机的虚拟模型，直观的了解本次设计工作当中存在的优势及不足。并进行合理的调整，同时，在实际开展旋翼桨叶的制造环节时，要从提高工作质量和效率的角度，选择出合适的制造方式。最后，在保证制造流程合理性的基础上，进行创新研究。