復(fù)合材料槳葉因其重量輕、耐腐蝕、疲勞壽命高等優(yōu)異特性越來(lái)越廣泛地取代金屬槳葉，成為直升機(jī)發(fā)展以及復(fù)合材料專業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)方向。目前國(guó)內(nèi)復(fù)合材料槳葉采用共固化模壓成型工藝，因槳葉外形特殊，需采用專用的模壓成型設(shè)備，以滿足合模固化等工藝需求。為解決型號(hào)研制所需模壓成型設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造問(wèn)題，中航工業(yè)昌飛公司與法國(guó)泰力模公司聯(lián)合研發(fā)了大型復(fù)合材料槳葉模壓系統(tǒng)，填補(bǔ)了我國(guó)在大型復(fù)合材料槳葉制造方面的空白。

      “大型復(fù)合材料槳葉制造模壓系統(tǒng)聯(lián)合研發(fā)”項(xiàng)目，是以法國(guó)先進(jìn)直升機(jī)槳葉成型設(shè)備制造技術(shù)為基礎(chǔ)，融入昌飛公司專利技術(shù)，采取聯(lián)合設(shè)計(jì)的方法，完成大型民用直升機(jī)復(fù)合材料槳葉成型用模壓系統(tǒng)的研制，用于滿足大型民機(jī)復(fù)合材料槳葉的研制需要，該設(shè)備達(dá)到世界先進(jìn)水平。同時(shí)，消化吸收法國(guó)大型槳葉模壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造技術(shù)，為國(guó)內(nèi)現(xiàn)有槳葉模壓設(shè)備的改造以及后續(xù)大型復(fù)合材料槳葉模壓系統(tǒng)的自行研制提供技術(shù)支持。

      槳葉模壓系統(tǒng)的功能和作用

      槳葉模壓系統(tǒng)主要由壓模、開(kāi)合模機(jī)構(gòu)(含上下模座)系統(tǒng)、油加溫系統(tǒng)、液壓加載系統(tǒng)和控制系統(tǒng)五部分組成。

      槳葉壓模是實(shí)現(xiàn)槳葉氣動(dòng)外形，保證尺寸精度的重要組成部分，主要由上、下模、加熱油道以及導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)組成。通過(guò)壓模材料的合理選擇、型面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、油道結(jié)構(gòu)的熱平衡分析和設(shè)計(jì)，保證槳葉成型尺寸精度和成型溫度要求。

      開(kāi)合模機(jī)構(gòu)的功能是實(shí)現(xiàn)模具的上下模順利開(kāi)合模，可以實(shí)現(xiàn)上模頂升(或下降)、平移、翻轉(zhuǎn)180°，滿足槳葉鋪貼和固化的需要。開(kāi)合模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是保證整個(gè)上模開(kāi)合模過(guò)程的同步、平穩(wěn)。

AC313直升機(jī)所用的模壓成型主旋翼槳葉

      油加溫系統(tǒng)的功能是給壓模加溫，通過(guò)加熱油在壓模油道內(nèi)的循環(huán)實(shí)現(xiàn)槳葉固化溫度的控制。由于模具的體積、質(zhì)量大，要實(shí)現(xiàn)溫度的精確控制有較大的難度。

      液壓系統(tǒng)的功能是在模具閉合后，對(duì)上下模鎖緊并加壓，滿足槳葉固化時(shí)的壓力要求。加壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是保證各液壓頂升缸組運(yùn)動(dòng)的同步性。

AC-313大型民用直升機(jī) AC-313大型民用直升機(jī)

      控制系統(tǒng)的功能是保證模壓系統(tǒng)的加壓、加熱和開(kāi)合模按照預(yù)定的程序進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)其相互之間的邏輯控制，安全實(shí)現(xiàn)槳葉固化成型工藝過(guò)程。

      當(dāng)前應(yīng)用及未來(lái)發(fā)展

      槳葉模壓系統(tǒng)是復(fù)合材料槳葉成型必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，目前國(guó)內(nèi)外復(fù)合材料槳葉的研制均依賴該類設(shè)備。本項(xiàng)目成果已應(yīng)用于大型民機(jī)AC313復(fù)合材料槳葉的制造，并推廣到民機(jī)AC311A型號(hào)中應(yīng)用，生產(chǎn)的槳葉已批量用于兩型機(jī)。該成果對(duì)我國(guó)后續(xù)其他機(jī)型復(fù)合材料槳葉的研制將起到有益的作用，實(shí)現(xiàn)大型槳葉模壓系統(tǒng)的自主研制，提升大型槳葉研制能力和水平，對(duì)推動(dòng)直升機(jī)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程意義重大。

      槳葉模壓系統(tǒng)作為集加溫、加壓及綜合控制功能為一體的槳葉成型設(shè)備，在國(guó)內(nèi)外的直升機(jī)旋翼系統(tǒng)制造領(lǐng)域已有較為廣泛的應(yīng)用。后續(xù)復(fù)合材料槳葉模壓系統(tǒng)，將與復(fù)合材料自動(dòng)鋪放或纏繞或編織、液體成型等低成本制造技術(shù)結(jié)合，以提升復(fù)合材料槳葉制造自動(dòng)化水平，提高槳葉成型質(zhì)量和效率，降低槳葉制造成本，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料槳葉制造精細(xì)化，這將成為未來(lái)復(fù)合材料槳葉制造的發(fā)展方向。