一种带翼尖喷气功能的复合材料桨叶的制作方法

本发明属于旋翼桨叶设计技术领域，具体涉及一种带翼尖喷气功能的复合材料桨叶。

背景技术：

目前，常规构型直升机已经不能满足对垂直起降、大速度前飞功能的需求，各种新构型组合式飞行器成为大家研究的热点。一种含翼尖喷气旋翼、螺旋桨、机翼的组合式飞行器既可以实现垂直起降，又能实现大速度前飞。

与常规直升机旋翼相比，翼尖喷气旋翼，消除了沉重的齿轮传动系统，并且不再需要尾桨反扭矩系统，有效减小了系统的复杂性，具有简单易用、结构质量轻的特点。

现有的具有翼尖喷气功能的复合式飞行器中，翼尖喷气旋翼使用的多是金属桨叶，中空的金属大梁有利于传输管路的铺放和翼尖喷气机构的安装。但是金属桨叶零部件较多，维护起来不太方便；另外，金属桨叶存在寿命短、可靠性低的弊端。

复合材料优异的疲劳强度、多路传载、缓慢的裂纹扩展特性和简易的模压成型工艺等，在桨叶上得到了充分发挥。但是复合材料与金属结构存在相容性问题，如何将喷气装置固定于复合材料翼尖上、以及如何进行管路件布置都存在一定的技术难度，很容易产生强度、气动等问题。

目前，直升机旋翼桨叶大都采用复合材料进行设计和制造，因此这里设计一种可以实现翼尖喷气功能的复合材料旋翼桨叶。

技术实现要素：

本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提出了一种带翼尖喷气功能的复合材料桨叶，通过合理的结构和选材设计，解决复合材料桨叶与金属结构相容性问题，实现金属结构与复合材料的固定连接。

本发明的技术方案：一种带翼尖喷气功能的复合材料桨叶，包括：桨叶本体、衬套、根部转接头、金属管、金属填块、金属蒙皮、推进器接头、螺栓、夹板、推进器；

所述桨叶本体的根部设置有衬套，所述桨叶本体靠近翼尖的腔体内设置有金属填块，所述金属填块表面与桨叶本体的蒙皮平齐，所述金属蒙皮套接在金属填块与桨叶本体的蒙皮连接处；

所述桨叶本体内部设置有金属管，所述金属管从桨叶本体的根部以45°进入桨叶本体的腔体内，穿过金属填块与位于桨叶翼尖处的推进器连接；

所述金属管一端通过根部转接头与供气软管连接，另一端通过推进器接头与推进器连接；

所述推进器与夹板的一端连接，所述夹板另一端通过螺栓固定在金属填块上，桨叶本体通过衬套与桨毂连接。

优选地，所述金属管及金属填块预先设置复合材料桨叶本体内部并通过模压方式一体成型。

优选地，所述根部转接头一端为扩口式结构，另一端设置有波纹式管结构。

优选地，所述金属管沿桨叶中心线铺设，且包裹在大梁带中。

优选地，所述金属填块设置有圆形通孔，所述圆形通孔与金属管配合。

优选地，所述金属填块设置有固定槽，所述固定槽能够固定大梁带。

优选地，所述金属蒙皮和夹板配合开孔，螺栓依次穿过夹板和金属蒙皮固定在金属填块上。

优选地，所述金属管通过预留的管接头与所述根部转接头连接。

本发明的技术有益效果：本发明通过将复合材料模压技术、金属结构件、管路件融合设计，实现具有翼尖喷气功能的复合材料桨叶。该桨叶与金属桨叶相比，零件数量少、寿命高、维护方便、可靠性高。

附图说明

图1为本发明一种带翼尖喷气功能的复合材料桨叶的一优选实施例的结构示意图；

图2为图1所示实施例的根部结构示意图；

图3为图1所示实施例的翼尖结构示意图；

图4为图1所示实施例的金属填块结构示意图；

其中，1-桨叶本体，2-衬套，3-根部转接头，4-金属管，5-金属填块，6-金属蒙皮，7-推进器接头，8-螺栓，9-夹板，10-推进器,51-圆形通孔，52-固定槽。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明，请参阅图1至图4；

本发明涉及一种带翼尖喷气功能的复合材料桨叶，在复合材料桨叶设计的基础上，通过融合金属结构件、管路件设计，实现液体燃料从桨叶根部传送到桨尖推进器中，并最终实现喷气功能。

主要包括桨叶本体1、衬套2、根部转接头3、金属管4、金属填块5、金属蒙皮6、螺栓8、及推进器组件；

桨叶本体1是本发明的基础结构，金属管4及金属填块5预先设置在由常规复合材料制作的桨叶本体1内部，并通过模压方式一体成型。

所述桨叶本体1靠近翼尖的腔体内设置有金属填块5，所述金属填块5设置有圆形通孔51和固定槽52，所述圆形通孔51与螺栓8配合，金属填块5内置于复合材料桨叶1端部，其上、下表面与桨叶本体1的蒙皮内表面贴合，是桨叶本体1与金属蒙皮6、夹板9进行螺栓8连接的基础。

金属填块5进行挖槽设计设置固定槽52，通过将桨叶本体1大梁带缠绕铺放，对金属填块5、金属蒙皮6和推进器10提供离心力。

桨叶本体1内部设置有金属管4，金属管4从桨叶本体1的根部过渡区以45°夹角进入桨叶本体1的内部，沿着桨叶中心线布置并包裹于桨叶本体1的大梁带中，通过金属填块5的圆形通孔51穿出桨叶本体1的翼尖端面。桨叶中心线位置翼型厚度最大，拥有最佳的设计空间；金属管4在桨叶本体1内部始终包裹于大梁带中，并通过金属填块5的固定槽52固定，大梁带优良的塑性变形可以减小桨叶挥舞时金属管4对桨叶本体1内部结构的破坏。

可以理解的，本实施例中金属管壁厚为1mm，外径8mm。

金属蒙皮6包裹在桨叶本体1的外侧、夹板9的内侧，起到外形美观和减少气动阻力的作用。

可以理解的是：本实施例中金属蒙皮6厚度为1mm。

根部转接头3可以实现金属管4与供气软管的转接，根部转接头3的一端为扩口式管接头结构，可以与金属管4实现扩口式连接，另一端为波纹式结构，通过卡箍可以与供气软管连接，有较好的密封效果。

推进器组件主要由推进器接头7、夹板9、推进器10组成。夹板9一端与桨叶本体1通过4个连接螺栓8固定，配备自锁螺母和紧固胶防松，金属填块5提供支撑，夹板9另一端与推进器10采取焊接连接方式固定；推进器接头7焊接在推进器10上，推进器接头7与金属管4连接端为扩口式管接头结构，可以与金属管4进行扩口式连接，这种连接方式可以承受较大压强。

桨叶本体1的根部的表面设置有两个衬套2，桨叶本体1通过双衬套2与桨毂连接，并将载荷传递给桨毂。

推进器10内部有催化床，可以将从机身传输过来的过氧化氢液体燃料分解成气体，并伴随着巨大热量产生，高温气体从推进器10喷口高速喷出，从而推动旋翼转动。

综上所述，本发明一种带翼尖喷气功能的复合材料桨叶通过将复合材料、金属结构、管路件相融合，实现液体燃料从桨叶根部传送到桨尖推进器中。桨叶结构零件数量少、可靠性高，并且通过合理的管路连接方式设计，保证管路可以承受足够的压强。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。