JPH04316845A - 複合材翼型成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、風胴内気流整流ベーン
、航空機の回転翼、高揚力装置用小翼及び舵翼等の複合
材翼型成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の翼型製品の概要を図５に示す。こ
の翼型製品は図５に示すように複合材（繊維強化熱硬化
樹脂）製外皮０１で翼型気流面を形成しており、内部に
は破断部に示すように、芯材として金属薄板又はプラス
チック含浸紙等で作られたハニカムコア０２が入ってい
た。外皮０１とハニカムコア０２は接着固定されており
、製品剛性及び空力形状を確保していた。

【０００３】上記従来の翼型製品の翼型成形方法を図４
（ａ），（ｂ），（ｃ）により説明する。先ず、（ａ）
に示すごとくハニカム材０７をハニカム切削治具０１２
に固定し、ハニカム材切削加工機等により鎖線で示すよ
うにハニカム材０７を切削し、上面が翼型の片側気流面
形状となるように加工する。次いで、ハニカム材０７を
ハニカム切削治具０１２から離型した後、（ｂ）に示す
ごとくハニカム材０７を反転し、翼型片側気流面形状を
持つハニカム切削治具０１４に固定して上記と同様上面
の切削加工を行い、翼型形状を有するハニカムコア０２
を製作する。

【０００４】次に、（ｃ）に示すように予め成形硬化し
た翼型気流面形状の複合材製外皮に接着材を積層したも
の、又は、プリプレグ（半硬化状態のシート状複合材）
０６を積層してハニカムコア０２の外表面を被覆した後
、翼型片側気流面形状を持つ成形治具０８上面にハニカ
ムコア０２及びプリプレグ等０６を置き、残るハニカム
コア０２及びプリプレグ等０６の片側気流面に同様に翼
型片側気流面形状を持つカウルプレート（成形用上型）
０１３を組付ける。更に、ハニカムコア０２及びプリプ
レグ等０６を加圧して密着させ、その加圧状態を維持す
るためバッグ材（耐熱性柔軟フィルム）０９でハニカム
コア０２とプリプレグ０６等とカウルプレート０１３を
被覆し、真空圧でハニカムコア０２とプリプレグ等０６
を加圧する。

【０００５】すなわち、バッグ材０９は成形治具０８に
対してシーラント（耐熱軟粘性の粘土状物質）０１０に
より接着密封され、成形治具０８とバッグ材０９とシー
ラント０１０で密閉された内部の空気を脱気することに
より、ハニカムコア０２とプリプレグ等０６はカウルプ
レート０１３を介して加圧され密着する。この場合、成
形治具０８は気密性があり、加圧に対して変形しないよ
うに作られていなければならず、一方、カウルプレート
０１３は前述のごとくハニカムコア０２とプリプレグ等
０６を加圧するためある程度柔軟性を有している必要が
ある。

【０００６】このようにして組付けたハニカムコア０２
、プリプレグ等０６、成形治具０８、バッグ材０９、シ
ーラント０１０及びカウルプレート０１３をオートクレ
ーブ又は炉等の熱処理設備に挿入し、加圧状態を維持し
たまま一定時間加熱してハニカムコア０２及びプリプレ
グ等０６を接着固定硬化する。

【０００７】この後、規定温度までハニカムコア０２、
プリプレグ等０６、成形治具０８、バッグ材０９、シー
ラント０１０及びカウルプレート０１３を冷却してバッ
グ材０９、シーラント０１０及びカウルプレート０１３
を除去し、ハニカムコア材０２及びプリプレグ等０６を
成形治具０８から離型して、図５に示す翼型製品を得て
いた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の翼型成形方法に
おいては、下記の課題があった。 （１）ハニカム材の翼型形状切削加工が困難であり、こ
のため、特に翼厚の薄い翼型製品及び小型の翼型製品の
成形製作が困難である。この場合、製品自体も剛性が低
下するため製品使用範囲が限定される。これは、ハニカ
ム材はハニカムのセル方向に対しては高剛性を持つが、
それ以外の剛性は低いため切削加工時に変形し易く、高
精度の翼型形状切削加工が行い難く、又、厚さ及び大き
さが小さくなると、より一層剛性が低下するためである
。 （２）上記（１）に伴い、ハニカムコアと成形治具との
形状不整合が生じ、複合材製外皮とハニカムコアとの接
着不良及び翼型気流面の形状不良が発生する。すなわち
、ハニカムコアの形状が不良の場合、カウルプレートは
柔軟性を有しているため加圧力によって変形し、複合材
製外皮がハニカムコア形状に馴じんだ状態で接着成形さ
れ、翼型気流面形状不良となる。また、ハニカムコアが
局部的な凹凸を有する形状不良の場合、カウルプレート
はハニカムコア形状に追従できず、ハニカムコアと複合
材製外皮との接着不良が生じる。これらは翼型製品の空
力性能に影響を及ぼすと共に、製品自体の破損に継がる
。

【０００９】本発明は、上記課題を解決した翼型成形方
法を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の複合材翼型成形
方法は、翼型製品の一方と他方の面の形状の曲面部をそ
れぞれ有する成形治具の同曲面部にそれぞれプリプレグ
を積層しその上にハニカム材を重ねた後、加圧加熱して
プリプレグとハニカム材を接着硬化させ、それぞれの上
部を平面切削して一方と他方の翼型片面を得た後、同翼
型片面の上面に接着材を適用し、一方の翼型片面を反転
させて他方の翼型片面上に重ねた後、一方と他方の翼型
片面を一体として加圧加熱し翼型製品を得ることを特徴
としている。

【００１１】

【作用】上記においては、翼型製品の一方と他方の翼型
片面は、それぞれ成形治具の曲面部にプリプレグを積層
し、更にその上にハニカム材を重ねた後、加圧加熱して
プリプレグとハニカム材を接着硬化させ、上部を平面切
削して形成するため、従来のハニカム材の高精度翼型形
状曲面切削加工は不要となり、また、ハニカム材の平面
切削時にはプリプレグが補強材となるためハニカム材が
変形することがなく、ハニカム材の形状不良による翼型
気流面の形状不良及びハニカム材とプリプレグの接着不
良は発生しない。

【００１２】また、一方と他方の翼型片面はそれぞれ平
面切削した面が接着材により接着され、接着材が翼の桁
としての効果を生じるため製品の剛性は高くなり、翼型
製品が薄翼厚の場合にも製作可能である。

【００１３】更に、翼型製品の面が複雑曲面形状の場合
にも、曲面切削加工が不要のため、容易に成形製作する
ことが可能である。

【００１４】上記により、翼型製品の翼型気流面の形状
不良やハニカム材とプリプレグの接着不良が発生せず、
薄翼厚の製品や複雑曲面形状の製品の製作も可能な成形
方法を実現する。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例を図１により説明する。図
１において、翼型製品の一方と他方の翼型片面４，５用
の成形治具８の上面の曲面部にそれぞれプリプレグ等６
を積層し、更にその上にハニカム材７を重ねた後、同プ
リプレグ等６とハニカム材７をバッグ材９により被覆し
て真空圧で加圧し、それを一定時間加熱して接着固定硬
化させ冷却しバッグ材９を除去した後、それぞれの上部
を平面切削して翼型片面４，５を得る。この翼型片面４
，５については上面に接着材３を適用した後、一方の翼
型片面４又は５を反転させて他方の翼型片面４又は５の
上面に重ねる。この重ねられた一方と他方の翼型片面４
，５はバッグ材９により被覆して真空圧で加圧し、それ
を一定時間加熱して接着固定硬化させ翼型製品を得る。

【００１６】上記において、図１（ａ），（ｂ）に示す
翼型片面４，５用のそれぞれの成形治具８は、翼型製品
の気流面片側形状にそれぞれ一致する曲面部が設けられ
ており、この曲面部に予め成形硬化した翼型片側気流面
形状の複合材製外皮に接着材を積層したもの、又は、プ
リプレグ６を積層し、プリプレグ等６の上にハニカム材
７を重ねる。この場合、ハニカム材７は、成形しようと
する翼型片面４又は５の厚さ・幅・長さより若干大きい
寸法であることが必要である。

【００１７】ハニカム材７はハニカムのセル方向以外に
関しては剛性が低いため、成形治具８の曲面に添って容
易に曲がりプリプレグ等６に密着するが、更にハニカム
材７を均等に加圧し、その加圧状態を維持するためバッ
グ材（耐熱性柔軟フィルム）９でプリプレグ等６及び７
を被覆の上、真空圧でプリプレグ等６及びハニカム材７
を加圧する。

【００１８】すなわち、バッグ材９は成形治具８に対し
てシーラント（耐熱軟粘性の粘土状物質）１０により接
着密封され、成形治具８、バッグ材９及びシーラント１
０で密閉された内部の空気を脱気することにより、プリ
プレグ等６及びハニカム材７は加圧され、完全に密着す
る。この場合、成形治具８は気密性があり、加圧に対し
て変形しないように作られていなければならない。ここ
で、前述のようにハニカム材７はハニカムセル方向以外
については剛性が低いため、予めバッグ材９の適用前に
ハニカム材７端部にハニカム保護材１１を組付け、加圧
によるハニカム材７端部のつぶれを防止する。

【００１９】このようにして組付けたプリプレグ等６、
ハニカム材７、成形治具８、バッグ材９、シーラント１
０及びハニカム保護材１１をオートクレーブ又は炉等の
熱処理設備に挿入し、加圧状態を維持したまま一定時間
加熱してプリプレグ等６とハニカム材７を接着固定硬化
する。

【００２０】この後、規定温度までプリプレグ等６、ハ
ニカム材７、成形治具８、バッグ材９、シーラント１０
及びハニカム保護材１１を冷却させた後、バッグ材９、
シーラント１０及びハニカム保護材１１を除去し、ハニ
カム材７をハニカム材切削加工機等により図中の鎖線部
の平面切削を行い翼型片面４及び５が成形される。

【００２１】次は、図１（ｃ）に示すように成形された
翼型片面４又は５のどちらか一方（図においては翼型片
面５）を成形治具８に合せたままの状態としハニカム材
７を平面切削して得られたハニカムコア２全面に接着材
（シート状態硬化樹脂）３を適用し、この上に他方の翼
型片面４又は５（図においては翼型片面４）を反転させ
て合せ、ずれないように固定する。

【００２２】その後、翼型片面４及び５を加圧し密着さ
せるため、前述の翼型片面４及び５の成形過程で行った
と同様にバッグ材９及びシーラント１０を用いて翼型片
面４及び５を被覆の上、成形治具８、バッグ材９及びシ
ーラント１０内の空気を脱気する。

【００２３】このようにして組付けた翼型片面４，５、
成形治具８、バッグ材９及びシーラント１０を前述の翼
型片面４，５の成形過程で行ったと同様に加圧・加熱す
ることにより、翼型片面４及び５は接着固定される。

【００２４】この後、これを冷却してバッグ材９及びシ
ーラント１０を除去し、翼型片面４，５を成形治具８か
ら離型することにより図２に示す翼型製品が得られる。

【００２５】上記により、プリプレグ等及びハニカム材
は成形治具の形状通りに成形されるため、プリプレグ等
及びハニカム材と成形治具との形状不整合は生ぜず、ま
た、プリプレグ等とハニカム材間の接着不良、及び翼型
気流面形状不良は起きることがなく、図３に示すような
多様な形状の翼型成形製作が可能となる。

【００２６】

【発明の効果】本発明の複合材翼型成形方法においては
、それぞれの翼型片面用の成形治具上にプリプレグを積
層し更にその上にハニカム材を重ね、加圧加熱して接着
硬化させた後、その上部を平面切削して翼型片面の一方
と他方の翼型片面を形成することによって、翼型気流面
の形状不良及びハニカム材とプリプレグの接着不良の発
生を防止し、また、上記一方と他方の翼型片面の平面切
削面を接着材により接着して翼型製品を得ることによっ
て、薄翼厚の製品や複雑曲面形状の製作も可能な成形方
法を実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の複合材翼型製品の成形方法
の説明図である。

【図２】上記一実施例に係る複合材翼型製品の概略構造
の説明図である。

【図３】上記一実施例に係る代表的な複合材翼型製品の
断面図である。

【図４】上記従来の成形方法の説明図である。

【図５】従来の成形方法による複合材翼型製品の概略構
造の説明図である。

【符号の説明】

１　　　　　　複合材製外皮 ２　　　　　　ハニカムコア ３　　　　　　接着材 ４，５　　翼型片面 ６　　　　　　プリプレグ ７　　　　　　ハニカム材 ８　　　　　　成形治具 ９　　　　　　バッグ材 １０　　　　シーラント １１　　　　ハニカム保護材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　翼型製品の一方と他方の面の形状の曲
   面部をそれぞれ有する成形治具の同曲面部にそれぞれプ
   リプレグを積層しその上にハニカム材を重ねた後、加圧
   加熱してプリプレグとハニカム材を接着硬化させ、それ
   ぞれの上部を平面切削して一方と他方の翼型片面を得た
   後、同翼型片面の上面に接着材を適用し、一方の翼型片
   面を反転させて他方の翼型片面上に重ねた後、一方と他
   方の翼型片面を一体として加圧加熱し翼型製品を得るこ
   とを特徴とする複合材翼型成形方法。