專利名稱：擴張式翼梁襯塊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉸接的直升機主旋翼組件，更具體地說，涉及與鉸接的主旋翼組件翼梁配合使用的擴張式翼梁襯塊裝置。
背景技術(shù)：
鉸接的主旋翼組件具有主旋翼轂和固定在其上的若干主旋翼葉片。典型的鉸接主旋翼組件100示于

圖1，其中示出主旋翼轂102和主旋翼葉片104。各主旋翼葉片104具有與內(nèi)翼梁108組合的整流罩106。內(nèi)翼梁108用作主旋翼葉片104上承受負荷的主要構(gòu)件，承受著大部分主旋翼104內(nèi)的彎矩、扭矩、剪力和離心力。
現(xiàn)有技術(shù)的翼梁一般用鈦制造，因其具有較高的疲勞強度、扭轉(zhuǎn)剛性和耐腐蝕性。但目前的趨勢是用復(fù)合結(jié)構(gòu)制造翼梁，即用夾有石墨和/或纖維玻璃一類纖維材料的樹脂基體制造翼梁，因目前已能制造出具有相當于鈦翼梁扭轉(zhuǎn)剛性的復(fù)合材料翼梁，可重量就輕多了。此外，對復(fù)合材料翼梁來說，更有利的是其具有幾乎兩倍于鈦翼梁的疲勞應(yīng)變、改進的破壞耐力和減緩的裂縫蔓延等特性。
典型的鉸接主旋翼組件的翼梁是一個長條形結(jié)構(gòu)，從主旋翼葉片的根部幾乎一直延伸到尖端。翼梁具有閉管形狀以取得盡量大的扭轉(zhuǎn)剛性。翼梁起著使主旋翼葉片固定在主旋翼轂根套上的接頭的作用(連接接頭和根套在圖1中依次標為110和112)。
根套一般與翼梁用螺栓連接在一起而使主旋翼葉片固定在主旋翼轂上。這種固定機構(gòu)所遇到的問題是擰緊螺栓所產(chǎn)生的壓緊力會作用到翼梁上。過大的壓緊力往往會使鈦翼梁彎曲或變形，也就是會被壓扁，這會降低翼梁承受負荷的能力。過大的壓緊力還會對裝有復(fù)合材料翼梁的主旋翼組件造成更為嚴重的問題。過大的壓緊力會在復(fù)合材料翼梁中引發(fā)裂紋，降低翼梁承受負荷的能力和導(dǎo)致嚴重的破壞。
為消除由擰緊固定螺栓產(chǎn)生的壓緊力所造成的可能危害，在翼梁108中裝入實心整體襯塊114，為減輕重量一般采用酚醛材料制作襯塊。將襯塊114插入翼梁108根端108R翼梁空腔116以與翼梁108內(nèi)部模線表面108S貼合如圖1A所示。襯塊114對擰緊螺栓所產(chǎn)生的壓緊力起抗衡作用，從而防止壓緊力作用在翼梁108上而使之變形。
雖然整體襯塊在性能上足以防止擰緊螺栓所產(chǎn)生壓緊力所造成的危害，使襯塊最后成形而使插入的襯塊與翼梁內(nèi)部模線表面貼合卻是既費工又費時。襯塊一般先是制成長方形塊體，再用手工打磨到所要求的最后形狀。將襯塊打磨、裝配、再打磨等等直至達到所要求的最后形狀一般是很繁復(fù)的工序。這一工序本身就是很費工費時的。而這一工序的另一缺點是襯塊或各分段襯塊會過度打磨而襯塊在翼梁空腔內(nèi)形成松配合。在擰緊根套螺栓時由于襯塊的松配合翼梁會稍有變形，也就是稍被壓扁。這會造成螺栓擰緊不足、旋翼整流罩產(chǎn)生不應(yīng)有的變形，或則在翼梁內(nèi)產(chǎn)生過大的應(yīng)力。對復(fù)合材料翼梁來說，整體襯塊的裝配情況更差。雖然復(fù)合材料翼梁的外部模線是經(jīng)嚴格控制的，但除翼梁內(nèi)部由于復(fù)合材料如在樹脂含量、纖維分布等方面的變化明顯地有較大的變化外，其內(nèi)部模線表面的質(zhì)地也會是粗糙而不規(guī)則的。與此相反，鈦翼梁的內(nèi)表面質(zhì)地是光滑而平整的。粗糙而不規(guī)則的內(nèi)部模線表面對襯塊最后成形造成很大的困難，更會使翼梁在擰緊螺栓時受到危害。
因此很有必要取得一種能消除由擰緊螺栓引起翼梁變形的襯塊裝置。這種襯塊裝置應(yīng)能將其裝在翼梁空腔內(nèi)，與翼梁內(nèi)表面貼合而無需對其外形進行費工費時的重復(fù)加工。襯塊裝置應(yīng)不僅適用于復(fù)合材料翼梁粗糙不規(guī)則的內(nèi)部模線表面而且也適用于鈦翼梁光滑平整的內(nèi)表面。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種擴張式翼梁襯塊裝置，用于直升機鉸接主旋翼組件的翼梁，易于插入翼梁空腔，易于擴張而與翼梁空腔的內(nèi)部模線表面貼合，可在擰緊螺栓而將翼梁固定在鉸接的主旋翼組件主旋翼轂上時消除翼梁的變形，并可用于復(fù)合材料翼梁、鈦翼梁或具有各種不同內(nèi)部模線表面形狀的其他材料的翼梁。
本發(fā)明的這些和其他目的可通過本發(fā)明擴張式翼梁襯塊裝置來完成，這種裝置具有第一和第二襯件和一擴張機構(gòu)，用以擴張第一和第二襯件之間的間隔空間。擴張式翼梁襯塊裝置優(yōu)選實施例的第一和第二襯件各具有一個與翼梁內(nèi)部模線表面互補的翼梁接合面、一個帶預(yù)定斜角的第一斜面和一個帶預(yù)定斜角而與第一斜面鄰接的第二斜面。優(yōu)選實施例的擴張機構(gòu)為一個拉移填片，填片具有一個第一分段和一個定斜度分段，定斜度分段具有限定一斜角的斜面，該斜角與第一和第二襯件的第一斜面的斜角互補。
將第一和第二襯件的翼梁接合面以及拉移填片的斜面涂以粘合膠，將擴張式翼梁襯塊裝置裝入翼梁空腔，使涂膠翼梁接合面靠近翼梁內(nèi)部模線表面，使涂膠的斜面靠近第一和第二襯件的第一斜面。在拉移填片上作用一移動力以便在拉移填片的涂膠斜面和第一、第二襯件的第一斜面之間產(chǎn)生相互的滑動。這些表面之間的相互滑動使翼梁接合面作空間移位以與翼梁內(nèi)部模線表面貼合。
附圖簡介從以下結(jié)合附圖對本發(fā)明所作具體說明可以取得對本發(fā)明及其特點和優(yōu)點更全面的了解，附圖中圖1為直升機主旋翼組件局部透視圖；圖1A為圖1中沿1A-1A線的剖視圖，示出現(xiàn)有技術(shù)翼梁襯塊；圖2為剖視圖，示出UH-60發(fā)展型主旋翼葉片復(fù)合材料翼梁的根端構(gòu)形；圖3為剖視圖，示出本發(fā)明擴張式翼梁襯塊裝置的一優(yōu)選實施例；圖4為圖3擴張式翼梁襯塊裝置上帶斜面的襯件；圖4A為圖4中沿4A-4A線的剖視圖；圖4B為本發(fā)明擴張式翼梁襯塊裝置優(yōu)選實施例中一對帶斜面的襯件端視圖；圖5為圖3擴張式翼梁襯塊裝置的擴張機構(gòu)頂視圖；圖5A為圖5中沿5A-5A線的剖視圖；圖5B為圖5中擴張機構(gòu)端視圖；圖6為剖視圖，示出本發(fā)明擴張式翼梁襯塊裝置的另一實施例。
優(yōu)選實施例詳述如各圖所示，其中相同的標號表示幾個視圖中相應(yīng)的或類似的構(gòu)件，圖3-5示出擴張式翼梁襯塊裝置的一優(yōu)選實施例10，圖6示出擴張式翼梁襯塊裝置的另一實施例10′。本發(fā)明擴張式翼梁襯塊裝置很方便地就可擴張而與翼梁內(nèi)部模線表面貼合。擴張式翼梁襯塊裝置用以在將其固定在(例如用螺栓連接)直升機主旋翼轂上時消除由擰緊螺栓引起的翼梁變形和可能的嚴重破壞。本發(fā)明擴張式翼梁襯塊裝置可用于復(fù)合材料翼梁、鈦翼梁或用其他材料制成的翼梁。
這里所述的擴張式翼梁襯塊裝置10優(yōu)選實施例適用于“UH-60BLACK HAWK”型直升機(“BLACK HAWK”為“UnitedTechnologies Corporation”公司“Sikorsky Aircraft”分部的注冊商標)。圖2為剖面圖，示出發(fā)展型葉片翼梁根端108R的構(gòu)形，具體地說，示出用標號108S-1、108S-2、108S-3表示的根端108R內(nèi)部模線表面的復(fù)曲率。熟悉本專業(yè)的人會看出本發(fā)明擴張式翼梁襯塊裝置可用于具有各式各樣內(nèi)部模線表面形狀的翼梁。這里所述內(nèi)部模線表面包括鈦翼梁的內(nèi)表面和復(fù)合材料翼梁的內(nèi)表面。
擴張式翼梁襯塊裝置10的外部總尺寸是與將其插入的翼梁空腔一致的。擴張式翼梁襯塊裝置10具有第一和第二帶斜面的襯件20、22和用以擴張第一和第二帶斜面的襯件20、22的機構(gòu)40?！皵U張”一詞在本文中用以表示可調(diào)整第一和第二帶斜面的襯件20、22之間的間隔空間，對此以下將作進一步的說明。如圖4、4A、4B所示，第一和和第二帶斜面的襯件20、22具有相同的形狀，包括根端24、斜端26、翼梁接合面28、第一、第二斜面30、32和內(nèi)部切口34。雖在所述實施例中第一和第二帶斜面的襯件20、22具有相同的形狀，但對于熟悉本專業(yè)的人來說，可以理解，第一和第二帶斜面的襯件可以具有不同的形狀，這主要取決于翼梁內(nèi)部模線表面的形狀。
各帶斜面的襯件20、22的翼梁接合面28是與翼梁內(nèi)部模線表面互補的。在圖4B中可看得最清楚，翼梁接合面28-1、28-2、28-3分別對應(yīng)于圖2所示翼梁內(nèi)部模線表面108S-1、108S-2、108S-3。翼梁接合面28的互補形狀使帶斜面的襯件20、22與翼梁內(nèi)部模線表面作形狀匹配的貼合以免在擰緊螺栓時翼梁變形。
帶斜面的襯件20、22的第一和第二斜面30、32作相對的布置(見圖4B)。第二斜面32相對于構(gòu)件20、22的縱軸線X-X具有預(yù)定斜角θ(見圖4A)，以便將擴張機構(gòu)40插入第一和第二帶斜面的襯件2)、22中間(見圖3)。第二斜面32的斜角θ在所述實施例中約為20°。第一斜面30相對于構(gòu)件20、22的縱軸線X-X具有預(yù)定斜角φ(見圖4A)而與擴張機構(gòu)40作相互滑動以擴張翼梁襯塊裝置10，使其翼梁接合面28與翼梁的相應(yīng)內(nèi)部模線表面貼合。也就是，第一斜面30和擴張機構(gòu)40之間的相互滑動在第一和第二帶斜面的襯件20、22的翼梁接合面28之間產(chǎn)生一相對的位移。第一斜面30的斜角φ在所述實施例中的約為0°45′。
雖在消除翼梁變形上擴張式翼梁襯塊裝置10是很必要的，但裝置10從直升機性能上來看還屬于直升機的自重。因此，帶斜面的襯件20、22最好用低比重剛性材料制成以盡量降低擴張式翼梁襯塊裝置10的總重。在這里所述優(yōu)選實施例中，帶斜面的襯件20是用酚醛材料制成的。例如，將一層或多層棉布一類纖維夾置于可溶酚醛樹脂或酚醛清漆樹脂基體中并進行模制、硬化而制成最后形狀的酚醛帶斜面的襯件20、22。也可將夾有纖維層樹脂基體硬化成酚醛制塊，然后再將其加工成最后形狀的帶斜面襯件20、22。夾在樹脂基體內(nèi)的纖維層纖維朝向最好大體上平行于(在±5°以內(nèi))帶斜面的襯件20、22的縱軸線X-X。
在圖3-5所示擴張式翼梁襯塊裝置10優(yōu)選實施例中，擴張機構(gòu)40為具有大體上如圖5、5A、5B所示具有傾斜構(gòu)形的拉移填片。拉移填片40具有第一分段42，例如定厚分段，和定斜度分段44。在將拉移填片40裝在第一和第二帶斜面的襯件20、22中間時，定厚分段42伸在翼梁根端外面，并可對其施加移動力而造成拉移填片40和第一和第二帶斜面的襯件20、22上第一斜面30之間的相互滑動。定斜度分段44具有與第一斜面30的斜角φ互補的預(yù)定斜角α(見圖5A)。在這里所述優(yōu)選實施例中，斜角α約為1.5°。拉移填片40的斜面44S與第一和第二帶斜面的襯件20、22的第一斜面30相互滑動以造成相應(yīng)翼梁接合面28之間的相對位移，使表面28與翼梁內(nèi)部模線表面貼合。
拉移填片40最好用復(fù)合材料制成，如將編織纖維層，例如玻璃纖維層，夾在樹脂基體內(nèi)以增加機械強度。對鋪置的復(fù)合層進行模制和硬化就可取得最后的形狀，因而這是最快速的加工技術(shù)。將料層鋪置起來，使拉移填片40具有必要的強度，以便在移動力的作用下在拉移填片40和第一和第二帶斜面的襯件20、22的第一斜面30之間產(chǎn)生相互滑動。在所述實施例中，外層在拉移填片40的長度上延伸，其纖維朝向相對于拉移填片40的縱軸線(圖5A中X-X軸線)為0°或90°。各內(nèi)層中的一個內(nèi)層具有±45°的纖維朝向而在拉移填片40的整個長度上是連續(xù)的。其余構(gòu)成拉移填片40內(nèi)層的纖維朝向為±45°，其長度是變化的以便取得斜面44的規(guī)定斜度。長度變化的內(nèi)層數(shù)量取決于拉移填片40外部包絡(luò)面在尺寸上的要求。
在將擴張式翼梁襯塊裝置10裝入翼梁內(nèi)腔之前，在第一和第二襯件20、22的翼梁接合面28和拉移填片40的斜面44S上涂以室溫下硬化的環(huán)氧基粘合膠。例如，對擴張式翼梁襯塊裝置10具有實用價值的粘合膠為“Dexter Corporation”公司制造的Hysol EA 9309.3NA型膠。然后安裝第一和第二襯件20、22而以其涂膠的翼梁接合面28靠近翼梁內(nèi)部模線表面，并將拉移填片40插在第一和第二襯件20、22中間而以其涂膠的斜面44S靠近第一斜面30。在此安裝條件下，拉移填片40的定厚分段42伸在翼梁根端外面。然后在定厚分段42上作用一移動力而使涂膠斜面44S和第一斜面30相互滑動，這時翼梁接合面28移位而與翼梁內(nèi)部模線表面貼合。使擴張式翼梁襯塊裝置10保持在擴張條件下以使粘合膠硬化。硬化后的粘合膠就阻止第一和第二襯件20、22和拉移填片40之間再有任何相對的移動。最后，將伸在第一和第二襯件20、22根端24外面的定厚分段42這一部分切去。在將擴張式翼梁襯塊裝置10裝入翼梁后就穿過翼梁和安裝的翼梁襯塊裝置10鉆出固定孔。這時就可將主旋翼葉片裝入主旋翼轂的根套，并用螺栓固定。
本發(fā)明擴張式翼梁襯塊裝置另一實施例10′示于圖6，具有第一和第二襯件20′、22′和擴張機構(gòu)40′。襯件20′、22′各具有翼梁接合面28′和斜面30′，并分別具有貫通其中的通道46-1、46-2。擴張機構(gòu)40′在圖6實施例中為起重螺旋，包括一裝在通道46-1、46-2內(nèi)而可轉(zhuǎn)動的螺栓48和一固定在其中一個襯件20′、22′上(圖6所示為襯件20′)的鎖位螺帽50。在將擴張式翼梁襯塊裝置10′裝入翼梁空腔之前，在各襯件20′、22′的翼梁接合面28 ′和斜面30′上涂以上述粘合膠。在將擴張式翼梁襯塊裝置10′插入翼梁空腔后轉(zhuǎn)動螺帽48而作動起重螺旋40′。起重螺旋40′的動作使第一和第二襯件20′、22′的斜面30′相互滑動。這種相互滑動使相應(yīng)翼梁接合面28′作相對位移而使表面28′與翼梁的相應(yīng)內(nèi)部模線表面貼合。在粘合膠硬化后，就可從第一和第二襯件20′、22′中取出螺栓48。
按以上論述還可對本發(fā)明作出各種不同的改變。因此，可以理解，在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可對本發(fā)明作出不同于上述具體說明的其他實施方案。
權(quán)利要求
1.一種擴張式翼梁襯塊裝置，與直升機鉸接的主旋翼組件的翼梁配合使用，翼梁具有限定翼梁空腔的內(nèi)部模線表面，此裝置具有一個第一襯件，具有一個與翼梁內(nèi)部模線表面互補的翼梁接合面和一個具有預(yù)定斜角的第一斜面；一個第二襯件，具有一個與翼梁內(nèi)部模線表面互補的翼梁接合面和一個具有預(yù)定斜角的第一斜面；擴張機構(gòu)，在將所述擴張式翼梁襯塊裝置插入翼梁空腔后與所述第一和第二襯件相互作用而引起所述翼梁接合面的相對位移，使所述翼梁接合面與翼梁內(nèi)部模線表面貼合。
2.按權(quán)利要求1所述擴張式翼梁襯塊裝置，其特征在于所述擴張機構(gòu)為一個具有一定厚分段和一定斜度分段的拉移填片，定斜度分段具有限定一預(yù)定斜角的斜面，此斜角與所述第一和第二襯件的所述預(yù)定斜角互補，所述定斜度分段的所述斜面與所述第一斜面相互滑動而引起所述翼梁接合面的所述相對位移。
3.按權(quán)利要求1所述擴張式翼梁襯塊裝置，其特征在于所述第一襯件上所述第一斜面的所述預(yù)先斜角約為45′；所述第二襯件上所述第一斜面的所述預(yù)定斜角約為45′。
4.按權(quán)利要求2所述擴張式翼梁襯塊裝置，其特征在于所述定斜度分段的所述斜面所限定的預(yù)定斜角約為1.5°。
5.按權(quán)利要求1所述擴張式翼梁襯塊裝置，其特征在于所述第一襯件具有一第二斜面，此斜面具有一預(yù)定的斜角而與所述第一斜面鄰接；所述第二襯件具有第二斜面，此斜面具有一預(yù)定的斜角而與所述第一斜面鄰接。
6.按權(quán)利要求5所述的擴張式翼梁襯塊裝置，其特征在于所述第一和第二襯件的所述預(yù)定斜角約為20°。
7.按權(quán)利要求1所述擴張式翼梁襯塊裝置，其特征在于所述第一和第二襯件由酚醛材料制成，所述擴張機構(gòu)為一拉移填片，填片由夾有纖維層的樹脂基體制成。
8.按權(quán)利要求1所述擴張式翼梁襯塊裝置，其特征在于所述第一和第二襯件各具有一從中切出的切口部分。
9.按權(quán)利要求1所述擴張式翼梁襯塊裝置，其特征在于所述第一和第二襯件具有一貫穿其中的通道；所述擴張機構(gòu)為一起重螺旋，此螺旋具有在所述第一和第二襯件的所述通道內(nèi)作可轉(zhuǎn)動的插裝的螺栓和一與所述第一和第二襯件中之一作非轉(zhuǎn)動固定的鎖住螺母，所述螺栓和所述螺母嚙合，轉(zhuǎn)動所述螺栓而作動所述起重螺旋，使所述第一和第二襯件的所述第一斜面相互滑動，從而使其所述翼梁接合面作相對位移。
10.一種擴張式翼梁襯塊裝置，與直升機鉸接主旋翼組件的翼梁配合作用，翼梁具有構(gòu)成翼梁空腔的內(nèi)部模線表面，此裝置具有一個第一襯件，具有一個與翼梁內(nèi)部模線表面互補的翼梁接合面、一個具有預(yù)定斜角的第一斜面和一個具有預(yù)定斜角而與所述第一斜面鄰接的第二斜面；一個第二襯件，具有一與翼梁內(nèi)部模線表面互補的翼梁接合面、一具有一預(yù)定斜角的第一斜面和一具有一預(yù)定斜角而與所述第一斜面鄰接的第二斜面；一拉移填片，具有一第一分段和一具有斜面的定斜度分段，斜面構(gòu)成一與所述第一和第二襯件的所述預(yù)定角度互補的預(yù)定角度；所述拉移填片裝在所述第一和第二襯件之間，以其所述斜面與所述第一和第二襯件的所述第一斜面貼合而形成所述擴張式翼梁襯塊裝置。
全文摘要
一種用于直升機鉸接主旋翼組件翼梁(108)的擴張式翼梁襯塊裝置(10)，此裝置的優(yōu)選實施例具有第一和第二襯件(20、22)和擴張機構(gòu)。各襯件具有與翼梁內(nèi)部模線表面互補的翼梁接合面和第一和第二斜面。擴張式翼梁襯塊裝置優(yōu)選實施例的擴張機構(gòu)為一拉移填片(40)。填片具有第一分段和定斜度分段。定斜度分段具有與襯件第一斜面互補的斜面。在翼梁接合面和定斜度分段的斜面上涂有粘合膠，將擴張式翼梁襯塊裝置插入翼梁空腔，以其涂膠翼梁接合面靠近構(gòu)成翼梁空腔的內(nèi)部模線表面，以其拉移填片的涂膠斜面靠近襯件的第一斜面。在拉移填片的定厚分段上作用一移動力而使填片斜面與襯件第一斜面相互滑動，從而使翼梁接合面移位而與翼梁內(nèi)部模線表面貼合。
文檔編號B64C27/473GK1147232SQ95192903
公開日1997年4月9日 申請日期1995年2月23日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月11日
發(fā)明者J·C·佩斯, M·E·丹尼斯卡 申請人:聯(lián)合工藝公司