Результат интеллектуальной деятельности: Способ изготовления встроенных баков в пустотелых аэродинамических профилях (варианты)

Изобретение относится к способам изготовления баков, например топливных, в изделиях из композитных материалов, таких как стеклопластик, углепластик и т.п.

Известны способы изготовления внутрикрыльевых топливных баков, заключающиеся в покрытии внутренней поверхности отсека крыла составом, стойким к воздействию авиационного топлива, см., например, пат. № RU 010793. Известен также способ формования аэродинамических поверхностей путем вставления внутрь пропитанного связующим веществом армирующего материала эластичных емкостей с последующим их надуванием в закрытой разборной пресс-форме, см.заявку № RU 94036876. Затем эластичную емкость из готового изделия извлекают.

Недостатком этого способа является то, что одна из кромок лопасти при этом получается отформована из нескольких слоев внахлест, что уменьшает прочность изделия и повышает его массу.

Задача и технический результат изобретения - уменьшение веса при равной прочности изделия, второй технический результат - расширение арсенала технических средств, а именно получение внутрикрыльевых топливных баков.

Для этого надо прежде всего исключить расположение слоев армирующего материала внахлест в одном месте будущего профиля, что уменьшает прочность и увеличивает вес изделия.

ВАРИАНТ 1. Для этого в пресс-форму укладывается несколько слоев пропитанного связующим веществом армирующего материала, оставляя с двух противоположных краев (например, спереди и сзади аэродинамического профиля) достаточное количество длины упомянутого материала (достаточное для соединения с некоторым перехлестом), укладываются одна или несколько эластичных емкостей, затем укладываются оставленные с краев слои пропитанного армирующего материала, причем так, чтобы перехлесты армирующего материала приходились на разные места будущего изделия, пресс-форма закрывается, и емкость/емкости надуваются избыточным давлением воздуха.

Для удобства укладывания оставленных с краев слоев армирующего материала эластичные емкости могут быть слегка (частично) надуты.

Если нижняя или верхняя сторона профиля должна иметь прочность, то при формовании на них укладываются дополнительные листы армирующего материала.

ВАРИАНТ 2. Такой способ изготовления аэродинамических профилей можно использовать и для второй цели - для образования внутрикрыльевых топливных баков. Для этого в пресс-форму укладывается несколько слоев пропитанного связующим веществом армирующего материала, оставляя с двух противоположных краев (например, спереди и сзади аэродинамического профиля) достаточное количество длины упомянутого материала, укладываются одна или несколько эластичных емкостей, затем укладываются оставленные с краев слои пропитанного армирующего материала, причем емкость/емкости выполнены из эластичного материала, стойкого к авиационному топливу, и остаются в изделии, затем пресс-форма закрывается, и емкость/емкости надуваются избыточным давлением воздуха.

Нужным материалом для эластичных емкостей может быть маслонаполненная резиновая смесь (в быту ее называют «бензостойкой резиной»).

По окончании процесса емкости из готового изделия не извлекаются, а остаются в нем в виде внутренних топливных баков. Эластичные емкости при этом приклеиваются к стенкам изделия за счет адгезионных свойств связующего вещества композитного материала. Эту адгезию можно улучшить, если эластичные емкости предварительно покрыть улучшающим адгезию составом, например грунтовкой по пластмассовым или резиновым изделиям. Разумеется, грунтовка в готовом виде должна быть маслобензостойкой, иначе она отклеится от стенок изделия.

Повышение давления в емкостях следует производить плавно.

ПРИМЕР. Допустим, в профиле крыла предусмотрено 3 лонжерона, то есть они образуют в крыле четыре полости, являющиеся топливными баками. При этом самый большой отсек примем за 100%, тогда объемы будущих полостей распределятся, считая от конца профиля, допустим, так: 30:70:100:50%. Укладываем в нижнюю часть пресс-формы нужное число слоев армирующего материала, пропитанного связующим веществом, оставляя в передней и задней частях профиля запас на второй (верхний) слой. Затем вставляем в соответствующие места профиля лонжероны. Затем укладываем в образовавшиеся отсеки эластичные емкости из маслонаполненной резиновой смеси (или иного маслобензостойкого материала), примерно равные или чуть меньшие по объему расчетного объема будущих полостей. Желательна такая выкройка этих эластичных емкостей, чтобы она как можно точнее повторяла форму будущего отсека. Укладываем сверху нужное число слоев запасенного с краев армирующего материала, пропитанного связующим веществом (число слоев снизу и сверху может не совпадать), и закрываем пресс-форму, в том числе - с торца. Затем к уложенным емкостям от компрессора подводим шланги. Чтобы получить равномерное наполнение эластичных емкостей (иначе сдвинутся с нужного места лонжероны), подключаем отсеки шлангами длиной, обратно пропорциональной объему будущего бака, то есть подключаем отсек объемом 100% шлангом длиной 1 м, отсек размером 50% - шлангом длиной (100/50)=2 м, отсек объемом 70% подключаем шлангом длиной (100/70)=1,43 м и отсек объемом 30% - шлангом длиной (100/30)=3,33 м. Плавно повышаем давление компрессора до величины обжатия композитного материала. Эта величина аналогична давлению вакуумирования композитной заготовки, и в обоих случаях равна разнице атмосферных давлений внутри и снаружи заготовки. Например, 1,7 атм.

Не следует зажимать слои армирующего материала в пресс-форме слишком туго - они должны иметь возможность втягиваться в пресс-форму по мере надувания эластичных емкостей. А также излишки связующего вещества должны иметь возможность выдавиться из пресс-формы.

После горячего или холодного формования эластичные емкости остаются внутри изделия. Открываем пресс-форму, вынимаем изделие, прорезаем в нем заправочные горловины и сливные отверстия, которые герметизируем вулканизацией той же резиновой смесью. Получаем аэродинамическую поверхность со встроенными топливными баками.