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大型复合材料桨叶模压系统成功研发
2015年09月18日 18:30 玻璃钢产业网

  复合材料桨叶因其重量轻、耐腐蚀、疲劳寿命高等优异特性越来越广泛地取代金属桨叶,成为直升机发展以及复合材料专业发展的重要技术方向。目前国内复合材料桨叶采用共固化模压成型工艺,因桨叶外形特殊,需采用专用的模压成型设备,以满足合模固化等工艺需求。为解决型号研制所需模压成型设备的设计与制造问题,中航工业昌飞公司与法国泰力模公司联合研发了大型复合材料桨叶模压系统,填补了我国在大型复合材料桨叶制造方面的空白。

  “大型复合材料桨叶制造模压系统联合研发”项目,是以法国先进直升机桨叶成型设备制造技术为基础,融入昌飞公司专利技术,采取联合设计的方法,完成大型民用直升机复合材料桨叶成型用模压系统的研制,用于满足大型民机复合材料桨叶的研制需要,该设备达到世界先进水平。同时,消化吸收法国大型桨叶模压系统设计制造技术,为国内现有桨叶模压设备的改造以及后续大型复合材料桨叶模压系统的自行研制提供技术支持。

  桨叶模压系统的功能和作用

  桨叶模压系统主要由压模、开合模机构(含上下模座)系统、油加温系统、液压加载系统和控制系统五部分组成。

  桨叶压模是实现桨叶气动外形,保证尺寸精度的重要组成部分,主要由上、下模、加热油道以及导向定位机构组成。通过压模材料的合理选择、型面结构优化设计、油道结构的热平衡分析和设计,保证桨叶成型尺寸精度和成型温度要求。

  开合模机构的功能是实现模具的上下模顺利开合模,可以实现上模顶升(或下降)、平移、翻转180°,满足桨叶铺贴和固化的需要。开合模机构设计的重点是保证整个上模开合模过程的同步、平稳。

  油加温系统的功能是给压模加温,通过加热油在压模油道内的循环实现桨叶固化温度的控制。由于模具的体积、质量大,要实现温度的精确控制有较大的难度。

  液压系统的功能是在模具闭合后,对上下模锁紧并加压,满足桨叶固化时的压力要求。加压系统设计的重点是保证各液压顶升缸组运动的同步性。

  控制系统的功能是保证模压系统的加压、加热和开合模按照预定的程序进行,实现其相互之间的逻辑控制,安全实现桨叶固化成型工艺过程。

  当前应用及未来发展

  桨叶模压系统是复合材料桨叶成型必不可少的关键设备,目前国内外复合材料桨叶的研制均依赖该类设备。本项目成果已应用于大型民机AC313复合材料桨叶的制造,并推广到民机AC311A型号中应用,生产的桨叶已批量用于两型机。该成果对我国后续其他机型复合材料桨叶的研制将起到有益的作用,实现大型桨叶模压系统的自主研制,提升大型桨叶研制能力和水平,对推动直升机产业化进程意义重大。

  桨叶模压系统作为集加温、加压及综合控制功能为一体的桨叶成型设备,在国内外的直升机旋翼系统制造领域已有较为广泛的应用。后续复合材料桨叶模压系统,将与复合材料自动铺放或缠绕或编织、液体成型等低成本制造技术结合,以提升复合材料桨叶制造自动化水平,提高桨叶成型质量和效率,降低桨叶制造成本,实现复合材料桨叶制造精细化,这将成为未来复合材料桨叶制造的发展方向。

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