旋翼機復合材料旋翼槳葉設計制造

◎康昱天

旋翼機是飛機當中的一種主要類型，其主要依靠旋翼槳葉高速旋轉，為旋翼機提供動能。因此，從生產制造環節來看，旋翼槳葉的設計工作是整個機身制造工作中的關鍵所在，直接影響旋翼機的運行安全。還需要飛機生產制造企業引起重視，積極研究優化設計流程，提高設計效果的可行方法。

一、旋翼機復合材料旋翼槳葉設計工作的基本要點

通過不斷總結和分析以往的旋翼槳葉制造數據，技術人員意識到，想要推動飛機生產制造工作的順利開展，必須要對槳葉材料進行合理的選擇，并擬定科學合理的結構設計方案。同時，要重點提高自身的創新意識及能力，以便于提高設計工作水平及效率。

1.對材料的合理選擇。

基于我國對環境保護以及資源節約的基本要求，在實際進行旋翼機的槳葉制造工作時，各個企業都開始選擇使用清潔性的復合材料。現階段，市面上常見的復合材料種類有很多，而從航空航天領域發展的趨勢看，纖維增強樹脂基復合材料逐漸成為制造航空航天飛行器結構件材料的主流。在旋翼槳葉選材設計環節中，目前使用較多的是玻璃纖維或碳纖維增強環氧樹脂復合材料。從比強度、比剛度、比疲勞強度來說，碳纖維也是很優秀的材料，但是它更脆一些。而玻璃纖維復合材料因為其優異的縱向拉伸強度，輕質、較高強度、較高模量以及穩定的化學性能等特點，成為了新時期企業在制造旋翼機旋翼槳葉大梁材料的首選。

2.基本的結構設計方案。

旋翼機旋翼翼型的選擇可以參考直升機翼型。在直升機翼型中，按照大梁的構造劃分，比較常見的有C 形梁、D 形梁以及多管梁結構。按照剖面分隔或封閉區間的劃分有單閉腔、雙閉腔和多閉腔等。不過，旋翼機旋翼因其特殊的自旋轉方式，不必考慮槳葉的扭轉力矩的特點。因此，在選擇基礎結構時也相對較為簡單，只需要從制造難易程度及使用效果兩個方面進行分析。通常情況下，復合材料旋翼槳葉一般采用C 形結構，這樣既能充分發揮其優點，又能有效地節省成本，是旋翼機翼型的首選。在旋翼槳尖結構設計時，主要采用整流罩封閉槳葉尖端就可以了。至于槳尖形狀，考慮到制造成本，仍采用傳統的矩形槳尖即可。另外，在旋翼槳葉根部處設計時，亦可設計成整流罩，或者切斷面直接封閉形式。此種設計的優點是結構簡單，制造容易，對技術人員的工作能力沒有過高的要求。

3.信息技術的合理應用。

在新時期的發展過程中，生產制造企業逐漸意識到了信息技術的應用優勢，開始在內部增加資金投入，完善計算機基礎設施的構建。希望通過計算機軟件來智能化的統計和分析各種復合材料的對比數據，然后制作表格，直觀清晰的分析出各種材料的優勢及缺點。最后，結合具體的旋翼槳葉設計制造要求進行合理的選擇。此外，企業應當安排專業的技術工作人員，結合旋翼槳葉的基礎設計數據，構建旋翼機的立體模型。利用信息技術智能分析出基礎制造數據信息當中存在的問題，然后及時進行調整。通過這種方式，有效提高制造工作的質量，確保旋翼機在使用過程中的安全性和穩定性。

二、企業在制造旋翼槳葉時應當遵循的注意事項

企業在新時期開展旋翼槳葉制造工作時，還有一些注意事項需要遵守，具體包括以下幾個方面：

1.制造方式的選擇。

旋翼機復合材料旋翼的制造方法可分為兩種，一種是參考直升機旋翼槳葉制造過程，采用閉合模具熱壓固化成型的方式。此種方法也分為高溫固化膠接成型工藝技術（美意）和中溫共固化模壓成型工藝技術（歐直）。通過在模具中一起成型旋翼，又或者是使用模具成型旋翼的多個部件，在進行二次膠接，來實現對旋翼的制造。D 形大梁或多管梁多采用第一種成型方式，C 形大梁則多用第二種成型方式。

但隨著復合材料成型工藝技術的發展，特別是復合材料一次成型工藝的成熟，后者因為制造的旋翼零件數少、結構整體性好，有利于提高槳葉疲勞壽命，逐漸成為主要制造方式。另一種則是對于私人自制的旋翼，由于私人制作的旋翼機對旋翼要求不多、結構簡單，多使用傳統加工工藝制造。直接鑄造鍛造或者模壓成型都是比較常見的方法。因此，這就要求生產制造企業結合具體情況，對制造方式進行科學的選擇，以提高旋翼機的制造效果。

2.制造流程的合理性。

旋翼設計制造上，目前已經提出了新型填充物來實現旋翼制造一次成型及配重可調性，未來旋翼機旋翼制造將向一次成型發展。為了實現旋翼機飛行時能及時反映旋翼的健康狀況，對旋翼的實時監測技術也將是未來革新的主要方向。這些都是新時期技術人員在進行旋翼機復合材料的旋翼槳葉設計制造工作時，需要關注的重點問題。雖然創新是企業發展進步的不竭動力，但是任何創新研究工作都需要建立在合理合法的基礎上。基于此，企業應當從傳統的旋翼槳葉制造環節入手，規范工作流程。將工作重點放在建立嚴格的管理機制規范員工的工作行為上，要求員工能夠有序按照管理規定開展生產加工工作。此外，對人才進行教育培訓工作，創新設計人員的工作理念，引導員工通過不斷在基礎工作環節中積累經驗的方式，找到技術創新優化的可行方向，科學處理旋翼槳葉設計制造工作中遇到的難題。

結論：在進行旋翼槳葉的設計工作時，首先應當結合國家對環境保護和節約能源的需求，對材料進行合理的選擇。同時，應當結合旋翼機的基本功能性要求，擬定結構設計方案，在這個環節可以充分發揮出信息技術的應用優勢，構建旋翼機的虛擬模型，直觀的了解本次設計工作當中存在的優勢及不足。并進行合理的調整，同時，在實際開展旋翼槳葉的制造環節時，要從提高工作質量和效率的角度，選擇出合適的制造方式。最后，在保證制造流程合理性的基礎上，進行創新研究。