JPS584679B2 - 複合材料翼の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複合材料翼の製造方法に関するものである。

本発明による方法は、ヘリコプター主回転翼、尾部操舵
用回転翼、飛行機のプロペラの翼、ガスタービン機関の
回転翼および送風機翼等の製造に最も有利に使用される
が、一般固定翼航空機の翼等にも適用可能である。

従来、これらの翼を複合材料、すなわちガラス繊維、カ
ーボン繊維、ボロン繊維、有機繊維（ケブラー４９等）
、または金属繊維等にエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂
、ポリイミド樹脂等の結合材を含浸して種々の特性を持
たせた材料で製造する方法は、いくつか提案され知られ
ている。

例えば、米国特許第３，２１９，１２３号、第３，２３
７，６９７号、および第３，７８２，８５６号には、幾
つかの接着工程を含む複合材料翼の製造方法が開示され
ているが、これら公知の方法は、複雑で手間を要し、か
つ加熱硬化および冷却を繰り返す必要があるため、好ま
しくない。

このような観点から、加熱硬化工程を一回で終らせる方
法が特公昭４７−１０９４６号公報により提案されてい
る。

この方法は、大きめに所定の形状を与えた硬質発泡材該
部を半割外皮の間に挾んでプレス型により所定の形状に
成形しながら接着を行なうもので、必然的に熱可塑性樹
脂発泡材の該部すなわちコアを用いる必要があるが、通
常の熱可塑性樹脂発泡材の耐熱限界温度は１００℃前後
であるため、複合材翼の成形温度の上限も１００℃前後
となり、硬化完了までに通常の樹脂では非常に長時間を
要し、生産性が悪く製造費用が増加する不都合がある。

また、この方法では成形圧力として熱可塑性樹脂発泡材
の塑性変形による圧力しか期待できないから、成形圧力
は低く、十分な気泡除去ができず、製品が不均一となり
、強度上の問題があると云う欠点をも有している。

外皮の如く薄くて金型に直接密着している部材は、この
方法でも早期に加熱され、十分昇温し、発泡材コアがま
だ低温で圧力も高いうちに硬化反応が生ずるから、外皮
の加熱硬化成形には満足な結果が得られるが、主桁のよ
うに厚く、比熱も高く硬化反応の非常に遅れる部分に対
しては、この方法では、翼全体が十分高温になってから
高圧をかけることができない欠点を持つ。

また、この発泡材コアを用いる方法は翼断面形状として
主桁の幾何形状がＣ型のものに限定され捩れ剛性が低く
なると云う不都合もある。

さらに、金型を加熱しながら徐々に閉じて圧縮を行なう
方法は、主桁部や外皮のガラス布が圧力によって金型の
合わせ面にはみ出し、はさみ込まれて寸法不良の原因と
なるという問題がある。

特開昭５０−１６２９８号公報に示される方法は、金型
を閉じたのち、内部の弾性袋に圧力を導入して、内部か
ら加圧を行なうことにより、上述の問題を解決するもの
で、温度や寸法にかかわらず独立して圧力を与えること
ができ、均一な複合材料を製作するのに適したものであ
るが、この方法は、一つの金型により一工程で遂行する
のは困難である。

すなわち、弾性袋に供給される高圧力は、主桁部材のみ
ならず、後部のコア部材にも与えられ、コア部材を破壊
してしまう恐れがあるので、主桁のみ別の金型で弾性袋
を用いて成形し、しかる後に別加工の後部組立物を主桁
部に接着結合する方法をとらざるを得ない。

このような２段工程は、接着前処理や熱変形などに関す
る不具合を生ずることは云うまでもない。

米国特許第３，７１３，７５３号は、金型内で製品内部
からの加圧を行ないながら、一回で加熱硬化を完了する
方法を示している。

しかし、この方法では、加圧バッグの周囲に直接巻き付
けられた主桁用の繊維には十分な圧力が作用するが、外
皮には不完全な圧力しかかからない。

すなわち、加圧バッグによって加圧される主桁部は真円
形状に拡張しようとする傾向があり、この主桁部は、翼
型部中央へ移動しようとする。

この主桁部を小曲率半径の前縁部に押し付け、主桁の翼
弦方向位置を正確に決定せしめ、前縁部外皮を加圧する
力は、後部に挿入されたコア材の変形による反力によっ
てのみ生み出される。

ところが、コア材の変形による翼弦方向の圧力は先にも
述べたように、高温においては弱いものであるから、主
桁部の翼型部中央へ移動する傾向を防止するのは困難で
あり、低温、長時間の成形条件をとらざるを得ず製造費
用の増加を招く結果をも有し不具合である。

又、通常回転翼等では翼弦方向重心位置が、翼弦長の１
％程度移動しても大きく特性が変化するので、この方法
のように主桁の翼弦方向位置を正確に決定出来ないのは
決定的な不具合である。

本発明は、前記のごとき従来技術に鑑み、これらの有す
るいくたの欠点を排除した複合材料翼の製造方法を提供
するもので、その特性は主桁部材と中空膨脹部材とを可
撓性帯状部材によって包んだ状態で金型内の上下外皮部
材間に配置し、前記帯状部材の両側縁を前記金型に固定
し、前記中空膨脹部材の内部に圧力を供給しつつ加熱硬
化を進行させることにある。

すなわち、本発明の方法においては、加圧用中空膨脹部
材と、主桁部材とが、可撓性帯状部材に包まれ、該帯状
部材の両側縁が金型に固定されているので、内部からの
加圧にさいして、主桁部材に位置ずれを生ずる恐れがな
く、また主桁部材に対し十分な圧力が与えられる。

また、コア部材は可撓性帯状部材より外側において翼後
縁部に配置すれば、該コア部材に作用する力を一定限度
内にとどめ、その塑性変形が過大になるのを防止できる
。

さらに、主桁部材を翼長手方向に延びる樹脂含浸繊維に
より形成し、可撓性帯状部材を翼長手方向に対し９０°
および４５°をなす樹脂含浸繊維により形成することに
より、耐遠心力、耐曲げ荷重、捩れ剛性のいずれについ
ても、十分な強度を保持することが可能になる。

以下本発明を図面に示す実施例によって詳細に説明する
。

第１図には、本発明の適用される複合材料翼が示されて
いる。

この翼は、ヘリコプター主回転翼として図示されている
が、他の類似用途にも同等に適用できることは勿論であ
る。

複数個の回転翼１は浮揚力を発生させるために回転する
ローターハブから外方に放射状に延びるように取付けら
れる。

回転翼１はローターハブへの取付金具２、付根部３、翼
端部４、翼長手軸５、前縁部６、後縁部７を含む。

第２図は第１図の回転翼１の代表的な断面■−■を示し
、本発明の方法により製造される１つの例を図示するも
のである。

回転翼１は耐摩耗前縁カバー８、翼上面外皮９ａ、翼下
面外皮９ｂ、後縁補強部材１０、コア１１、羽ばたき方
向剛性補強上面材１２ａ、同下面材１２ｂ、可撓性帯状
部材１３、主桁部材１４、前縁釣合錘１５および必要に
応じて配置される発泡接着剤１６を含む。

主桁１４は適当な繊維、例えばガラス繊維を強化材とし
た合成樹脂によって作られ、その目的のために第３図の
ようにガラス繊維１７を巻いたリール１８から、エポキ
シ樹脂、フェノール樹脂等の未硬化合成樹脂を含む浴１
９内を通してこの樹脂を含浸し、ローラ一群２０により
偏平輪状にマンドレル２１に自動的に巻き付けられる。

そして、巻き付け終った樹脂含浸ガラス繊維束２２は、
適当な処理により取り扱い性を向上させた後、マンドレ
ル２１より取外す。

第４図はこのようにして巻き上げられた樹脂含浸ガラス
繊維束２２を示すが、この一方の端部ループ２３は翼の
取付部として利用される。

第５図は、翼取付部の構成例を示すもので同図ａは１つ
のループを用いたもの、ｂないしｄは２個のループを用
いたもので、いずれの場合でもローターハブの回転翼取
付ボルトをこのループに挿入して取付けを行なう。

尚、第５図ａの１つのループを用いる場合には、このル
ープ部を包むように金属製金具を配置し結合することが
望ましい。

いずれの場合にも、この樹脂含浸繊維束２２は端部ルー
プ部２３から翼長手方向に延びるにつれて、前縁部に押
し付けられ、塊状に成形されて主桁１４を構成する。

端ループ部から塊状部に至る中間部では、充填材２４が
挿入されており、ループ部から塊状部すなわち主桁部１
４へなだらかな変化を行なうように構成するこのように
、主桁の構造は、きわめて単純であり、この主桁は均一
にかつきわめて廉価に製造できる。

第６図は、本発明に用いられる可撓性帯状部材１３の製
造方法の一例を示すもので、帯状部材１３は、炭素繊維
等の高弾性、高強度繊維を強化材として合成樹脂によっ
て作られる。

すなわち、第６図のように、繊維２５はリール２６から
、合成樹脂を含む浴２７に通し、樹脂を含浸させたのち
、円筒状マンドレル２８に巻き付けられる。

繊維の配列は、円周方向に巻かれた層と、捩れ剛性を得
るために±４５°方向に巻かれた層を含むように配置さ
れる。

巻き終えた樹脂含浸繊維シート２９はカッター３０によ
り円筒マンドレルの軸方向に切り開かれ、帯状部材１３
を構成する素材となる。

この工程も又、簡単な機械により自動的に行われるので
製品は均一で費用のかからないことが明らかである。

この帯状部材は、後の翼製造工程において高圧を受けて
展張されるため、普通の方法で製造されたガラス繊維や
、炭素繊維の織布では強度が弱いと云う欠点がある。

すなわち、織布繊維に屈曲部があると、この屈曲部に高
圧による展張力が作用して荷重が集中し、かつガラス繊
維や炭素繊維はきわめて摩擦に弱いので強度が低下する
のである。

そこで、本発明においては、前記の如く円筒マンドレル
２８に繊維を巻き付けることにより繊維を屈曲させない
シート２９を製作し、その強度を向上させるのである。

しかし、ケブラー４９繊維の如く、屈曲にも摩擦にもき
わめて優れた特性を持つ繊維で作られた織布の場合、前
記の如きフィラメントワインデイングエ法を用いずとも
、織布によって十分耐圧部材１３の目的を満足させるこ
とが可能である。

次に、本発明による翼の成形方法の一例を説明する。

まず、第７図に示すように、下側金型３０に樹脂を含浸
したガラス布３１が置かれる。

これは加熱硬化後に、翼の外皮９を構成するものである
から、翼の捩れ剛性の一部と、翼の空気力学的形状を保
つために必要な剛性と強度を有していなくてはならない
。

このガラス布３１の前縁部は金型上で正確に切りそろえ
られ、所要の翼型部以外にはみ出さない様わずかに短か
く配置される。

又、このガラス布３１は手扱い性を向上させるためあら
かじめ反応を進め、半硬化状態にしておく。

次いで、このガラス布３１上に、その繊維方向を翼長手
軸方向に平行に引きそろえられ、樹脂を含浸された高弾
性繊維布３２が置かれる。

この高弾性繊維布３２は、加熱硬化後に、羽ばたき方向
剛性補強上下面材１２を構成して、複合材翼の羽ばたき
方向剛性を補強する。

この羽ばたき方向剛性補強上下面材１２の厚さ、巾およ
び長さ等は、あくまで翼の剛性要求によって決定される
ものであるから、部分的に変化しており、場合によって
は不必要なことも当然有り得るものである。

次に第８図に示すように、この樹脂含浸ガラス布３１な
らびに高弾性繊維布３２の上に、まず前述の帯状部材１
３と、コア材１１と、後縁部補強材１０か置く。

部材１３とコア材１１の間には発泡性接着剤１６を挿入
しておく。

部材１３は金型３０の前縁部空洞３８内の定められた位
置にその自由端の一方を正確に置き一まず押え板３５と
取付ボルト３６により端部を金型３０に固定する。

コア材１１は、本実施例では硬質樹脂発泡材であり、正
規の寸法よりやや巾広く、かつ楔形断面を有するように
作られている。

後縁部補強材１０は樹脂を含浸した高強度繊維で作られ
、その繊維方向は全て翼長手方向に向けられている。

本実施例では、樹脂が未硬化であっても、又すでに別の
金型上で成形加工済みのものでもよい。

この後縁部補強材１０は、翼の翼弦方向曲げ振動数を調
整し、又同方向曲げ荷重に耐えるために配置されるもの
であって、必要に応じて配置すればよく、場合によって
は省略してもよい。

次に、帯状部材１３上に、前縁部から順に、前縁釣合錘
１５と、前記方法にて製作した未硬化主桁１４と中空膨
脹部材すなわち加圧用バッグ３３を置いた後、帯状部材
１３を第８図のように折り返してかぶせ、その端を金型
３０の前縁部空洞３８内の定められた位置に先ほど固定
されていた一方の端上に重ねて置き、部材１３の両端を
そろえて押え板３５と取付ボルト３６により金型に固定
する。

このようにして前縁釣合錘１５、主桁１４、加圧用バッ
グ３３は帯状部材１３に包まれた状態になる。

この場合、加圧用バッグ３３は、縮少状態にあり、容易
に部材１３で包むことができる。

又、加圧用バッグ３３は適当な肉厚さを持ち、帯状部材
１３にシワが生ずるのを防止する機能も果す。

その後、上記と同じように樹脂含浸ガラス布３１と高弾
性繊維布３２をあらかじめ配置した上側金型３７を、前
記下側金型上にかぶせる。

上下の金型を合致させ締め付けた時上下の金型は翼型前
縁部の噛み合い部３４においてきわめてわずかの隙間を
持つようにされており、この隙間に前記帯状部材１３が
挾まれる。

隙間の大きさは部材１３を咬み切るほど狭まくなく、部
材１３を確実に保持し、後工程で加圧バッグより与えら
れる圧力の全てをこの帯状部材１３が受けたとき、該部
材１３が隙間から移動したり、抜けたりしない程度に固
定されていなくてはならない。

金型３０および３７を組み合わせ締め付けた後、加圧バ
ッグ３８に１気圧以下のわずかな圧力を与えてから第９
図のように前縁部を下に向け、徐々に加熱する。

前縁部を下向きにして加熱、加圧することにより、比重
の大きい前縁釣合錘１５が前縁部最前方に固定され、ま
た主桁１４の樹脂が流出して重心位置が変化したり、主
桁１４の形状が上下非対称になったりする不具合が防止
される。

金型内には加熱手段３９が設けられ、これから供給され
る熱は外皮である樹脂含浸ガラス布３１を加熱してこの
樹脂の粘度を下げる。

加熱の進行と同時に、加圧バッグの圧力を徐々に増加さ
せると、加圧バッグ３３は膨張し、帯状部材１３を介し
てやや大き目に作られているコア１１を後縁方向に圧す
る。

この圧力によって、コア１１は後縁方向に移動し、樹脂
含浸ガラス布３１と密着し、圧縮される。

このときガラス布３１の樹脂には流動性があるのでコア
１１により与えられる圧力により樹脂がコア１１の毛細
管に浸入してコア１１とガラス布３１の接着が十分に行
なわれる。

同時に、後縁部材１０もしっかりとガラス布３１に接着
される。

ガラス布３１は先にも示したように手扱いを良くするた
めあらかじめ反応を進め、半硬化状態であり、金型の熱
はまずこのガラス布３１を熱し、さらにガラス布３１は
厚さが薄いので温度上昇も早く、硬化反応が早く完了し
て、コア１１とガラス布３１の接着は十分に行なわれる
。

さらに加熱を続けると、主桁１４の中心部まで樹脂の粘
度が下がり流動状態となるが、主桁１４が硬化反応を完
了するまでにはかなりの時間を要する。

加圧バッグ３３から伝達される圧力により前縁釣合錘１
５は十分下方に押しつけられ、その他の隙間には主桁１
４のガラス繊維と樹脂が確実に充填される。

一方、加圧バッグ３３の圧力はさらにコア１１を圧する
が、硬質発泡材の温度も上昇する結果、次第に塑性変形
を発生し、第１０図のように一部コア１１が変形する。

この状態では、帯状部材１３が展張し、加圧バッグ３３
による圧力をそれ以上コア１１に伝達しなくなるので、
コア１１のこれ以上の変形は防止される。

高温でコア１１が塑性変形を行なうために、コア１１か
らガラス布３１に与えられる圧力は初期の低温状態より
は低下するが、ガラス布３１の如く薄い部材には元来あ
まり高圧をかけなくても十分均一な成形を行なうことが
でき、しかも、先に述べた様にガラス布３１は硬化反応
が早期に完了するので、高温でコア１１の圧力が多少低
下してもなお十分均一な成形を行なうことができる。

また、一方加圧バッグ３８による圧力は主桁１４に均一
に作用し、前工程で含まれていた気泡を押し出し、樹脂
を均一に繊維に含浸させ、前縁釣合錘１５と主桁１４の
接着を完全なものにする。

最終的に主桁１４に作用させるべき圧力は１０気圧以上
の高圧になるのであるが、帯状部材１３が金型前縁噛み
合い部３４において固定されており、しかも帯状部材が
一定以上に展張しないために、このような高圧の成形圧
力にもかかわらずコア１１に高圧が作用せず、コア１１
が破壊されることがない。

しかも金型があらかじめ十分に固定されているために前
縁部の金型合わせ面から樹脂や繊維が飛び出して寸法不
良が発生することもない。

さらに部材１３は加圧バッグによる圧力のため真円状に
変形しようとするが金型前縁部の噛み合い部３４で十分
固定されているために、全く主桁１４および部材１３は
移動することがなく、重心位置に影響しないばかりか、
翼前縁部の樹脂含浸ガラス布３１と高弾性繊維布３２も
又、十分に加圧される。

この間発泡接着剤１６はコア１１と帯状部材１３と樹脂
含浸ガラス布３１の間にできる隙間を埋め、かつその発
泡圧力でコア１１にも部材１３にも加圧されない部分の
樹脂含浸ガラス布３１に圧力を与えると同時に、コア１
１と部材１３の接着結合を行ない、翼後縁部から伝達さ
れる空気外力を主桁１４に伝達する。

硬化が完了した後、加圧バッグ３３の圧力を抜くことに
より、加圧バッグ３３を容易に除去することができる。

次に翼１を金型から取り出して、前縁部、後縁部を寸法
通りにダイヤモンドカッター等で切り整える。

従来外皮や主桁を成す樹脂含浸繊維物は、加熱硬化以前
にはさみや、カッター等にて切り整えることが多かった
が、未硬化の樹脂を含む繊維物は、手に樹脂がねばり付
き、とうてい正確な寸法に切ることは不可能であり、こ
のため、翼の重量や諸特性のばらつきが大きくなること
もあった。

本発明の方法では、前述の如く成形加工後、自動化され
た機械により切り整えられるのであるから、寸法や重量
、諸特性等は正確で、かつ作業条件向上による費用の低
下も得られる。

次に本発明の他の実施例を第１１図により説明する。

本例においては、前例における硬質発泡剤製コア１１の
代わりにハニカムコア４０が用いられる。

複合材料翼は、耐摩耗前縁カバー８と前縁釣合錘１５を
除き、全て非金属材料であって腐食に強いのを１つの特
徴としているので、ハニカムコア４０も非金属製で例え
ばノーメツクスやＦＲＰ等で作られているのが望ましい
。

本発明では、前例と全く同様の工程を用いることが出来
る。

すなわち、ハニカムコア４０はその寸法をやや大きく作
られているので、金型３０，３７を閉じる際に未硬化の
樹脂含浸ガラス布３１に食い込み、十分な圧力を上記ガ
ラス布に与える。

しかし、ハニカムコアは、楔状のほぼ三角形をしている
ので、翼前縁方向に移動する効果を生み出し、前記ガラ
ス布３１に対する圧力が減少する恐れがあるが、この傾
向に対して、発泡接着剤１６と帯状部材１３を介して加
圧バッグ３３よりの圧力が作用し、前記傾向を打消す。

しかし、ハニカムコア４０が正規の位置にとどまる限り
、部材１３が過度に展張し移動してハニカムコア４０を
圧壊するようなことはあり得ない。

その理由は、帯状部材１３が金型前縁噛み合い部３４に
て固定され、一定以上に展張することがないからである
。

従って、本発明の方法によればハニカムコアを用いて、
外皮用の樹脂含浸ガラス布３１とハニカムコア４０の結
合を十分に行わせ、かつ、主桁１４にも十分な成形圧力
を与え、しかもハニカムコア４０に必要以上の圧力を与
えないので、きわめて均一で十分に接着結合させた回転
翼を提供することができるのである。

そして最も重要な利点は、上記の成形工程を１回で完了
できることであり、このことによって製造費が安く、寸
法誤差や、接着不良が防止出来ることである。

さらに前例とは異なり、耐熱性の良いハニカムコアを用
いるために硬化温度を高くして、短時間で加熱硬化を完
了できるので製造費用が安くなると云う利点がある。

次に本発明の第３の実施例を第１２図および第１３図に
示す。

本実施例はこの翼１の翼端部４付近にバランス調整用の
錘りを取付ける場合や、翼１の固有振動数を調整するた
めに翼の中央部付近に調整用錘りを取付ける場合の構造
例であって、本質的には前記２つの調整用錘りの取付法
に差異はなく、図示実施例は翼端部付近に調整用錘りを
設ける構造例を示す。

図において、翼前縁部にバランス調整用錘り４３が翼慣
性モーメント付加用錘り４２内に配置される。

回転翼は、エンジン停止時に回転翼を空転させ、安全に
降下着陸するために大きな慣性モーメントを必要とし、
このため翼端部に慣性モーメントを増加させるための付
加錘り４２を取付けるのである。

したがって、この付加錘り４２は、チタン合金やステン
レスやタングステンなどの耐食合金の外に、タングステ
ン粉や鉛弾をエポキシ樹脂やゴム等で結合した材料を用
いることがある。

これら実施例の如く、主桁１４の位置が大巾に変化して
も、今まで述べて来た翼製造法にはほとんど変化がない
。

このような付加錘り４２の取付けに特別な装置や金具を
必要としないばかりか、十分な圧力がかかるので、主桁
１４と付加錘り４２の接着結合は完全である。

例えば、この付加錘り４２の取付け部を空洞に成形して
おき、翼の成形完了後付加錘り４２に接着剤を塗布して
上記空洞に挿入した場合は、その接着剤に十分な圧力が
作用しないばかりか、空洞部と付加錘り４２間の寸法誤
差のために接着剤厚さも不安定であり、接着強度の信頼
性も著しく低下し、使いものにならない。

翼端部では、耐摩耗金属カバー８を厚く深く配置するこ
とが要求されるが、本発明では、耐摩耗金属カバー８を
深く成形するのではなく、第１２図のように耐摩耗金属
板４１を上下に分けて配置し、翼の成形時に同時に接着
することができる。

このように配置することによって、第１２図に示す成形
工程完了後第１３図に示すように両摩耗金属板４１と、
付加錘り４２をリベット４４やボルト等で機械的に結合
し、万一接着剤が破壊された場合の安全性を確保し得る
ように配置することができる。

耐摩耗金属カバー８を接着して、前記リベット等の頭を
覆い、腐食や摩耗を防止し得るように構成する。

このようにすると摩耗の激しい前縁部だけ交換すること
ができ、しかも厚手の板を加工できるので交換時間も延
びて経済的である。

以上のように翼付根から翼端に至る種々の回転翼構成部
品の接着結合を耐摩耗前縁カバー８以外について１回の
加熱工程で全て完了し得ることが可能になり、しかも圧
力が均一に十分に作用するので確実な結合を保証し得る
。

以上、実施例について詳細に説明したように、本発明は
、下記の効果を有するものである。

すなわち、帯状部材にて主桁と加圧バッグを包み、帯状
部材を前縁で固定した結果、主桁の如く断面積が大きく
、厚肉で、強度的にも重要で、高い均一性を要求される
部材には高く、均一な圧力が加圧バッグより与えられ、
一方、外皮の如く薄くて、あまり高圧でなくとも問題の
ない部材や、硬質発泡コア、ハニカムコアの如く高圧に
は耐えられない部材には必要以上の圧力が作用しないと
いう成形上の効果が得られ、従来２回以上の加熱工程を
要したものが、１回で成形完了することが可能になり、
しかも均一な製品が得られるようになった１回で成形す
ることによって生産性が上る結果従来の小型航空機程度
の量産規模では金型が１組で済み、金型製造費が安くな
る上、１組の金型により全ての製品が製作されるため、
品質のばらつきがきわめて小さくなった。

その上、従来２工程以上の加熱冷却工程が存在したとき
には硬化反応や熱収縮による金型との不一致の影響や、
表面処理のばらつきのため接着不良が発生していたが、
本発明によればこの問題が完全に解決され、均質で安全
な複合材翼を提供できるようになった。

また、帯状部材を前縁部で固定した結果、金型合わせ面
への繊維噛み込みによる寸法過大等の不具合が解消され
、寸法や重曹が均一となり、又主桁部および帯状部材の
位置が正確に定められて翼弦方向重心がばらつかなくな
り、さらに前縁部外皮にも圧力が作用し均一な複合材翼
を製造し得る利点が得られる。

又、耐圧部材は、耐摩耗前縁金属カバーや、外皮に覆わ
れ、主桁により支えられているので雷撃衝撃や局部荷重
に弱い炭素繊維等の高弾性、高強度繊維を用いることが
可能になり、その繊維方向を翼長手方向に対して±４５
°に配置することによって捩れ剛性が増大し翼の安定性
が向上した。

さらに帯状部材は主桁を覆い、Ｄ型をしているため、捩
れ剛性がさらに増大する。

帯状部材は高圧を受けるので従来の織布ではなく、繊維
が屈曲しないフィラメントワインデイング式成形法によ
り製造するのが好ましく、このため、機械化による費用
の低下と均質性が得られた。

加圧バッグによる加圧法はホットプレスの如き高価な初
期投資を必要とせず試作開発にも適している上、温度条
件と圧力条件を独立に与えることが可能になるので、均
一で安定した製品を得ることができ、雌型のみ製作すれ
ばよいので初期投資を少くし、修理、改造等が容易であ
るという利点を有する。

また、主桁を前縁部にまとめ、塊状に配置できるので、
重心が前方に移動し、前縁釣り合い錘りを少くし、その
重さ分だけ主桁面積が増加して、強度余裕が増え、安全
性が増大する上、フィラメントワインデイング式主桁成
形法を採ることができ、機械化による製造費低減効果と
、均質性が得られた。

従来、外皮や帯状部材を未硬化状態で正確に切りそろえ
るのは困難な作業であったが、本発明の方法では、硬化
後ダイヤモンドカッターで自動的に切削し得るので正確
な寸法と、作業改善による費用低下と、正確な翼弦方向
重心位置を得ることが可能になった。

さらに、本発明の方法は、いかなる翼断面形状変化や構
成部品等の変化にも十分なる適応能力を持ち、複合材料
の持つ成形自由度を完全に生かし、空気力学的に洗練さ
れた効率の良い翼を提供し得る利点を持つ。

なお本発明の方法は、その精神を逸脱しない範囲におい
て種々の変形を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により製造される複合材料翼の全
体を示す斜視図、第２図は第１図の■−■線断面図、第
３図は主桁をフィラメントワインデイング法により製造
する例を示す斜視図、第４図はフィラメントワインデイ
ング法により製造された未硬化の主桁素材を示す斜視図
、第５図は本発明による複合材料翼の付根部構造例を示
す斜視図、第６図は本発明の方法に用いられる帯状部材
の素材をフィラメントワインデイング法で製造する例を
示す斜視図、第７図、第８図、第９図および第１０図は
本発明による翼製造方法の諸段階を示す断面図、第１１
図はハニカムコアを用いた例を示す断面図、第１２図お
よび第１３図は他の例を示す断面図である。 １１・・・・・・コア、１３・・・・・・帯状部材、１
４・・・・・・主桁、３３・・・・・・加圧バッグ、３
０・・・・・・下型、３１・・・・・・外皮、３７・・
・・・・上型。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 樹脂含浸繊維からなる複合材料の外皮を用いた空気
   力学的翼を、その外面のほぼ全体に対応する成形用内面
   を持つ上下金型によって製造する方法において、主桁部
   材と中空膨脹部材とを可撓性帯状部材によって包んだ状
   態で金型内の上下外皮部材間に配置し、主桁部材と中空
   膨脹部材とコア部材とが翼前縁側からこの順序で並ぶよ
   うにコア部材を置いて、前記帯状部材の両側縁を前記上
   下金型間に挾むことによって固定し、前記中空膨脹部材
   の内部に圧力を供給しつつ前記外皮の樹脂の加熱硬化を
   進行させることから成ることを特徴とする複合材料翼製
   造方法。 ２ 前記第１項において、前記可撓性帯状部材は最初弛
   緩状態で金型内に配置し、コア部材は前記帯状部材の外
   側に配置し、前記中空膨脹部材に圧力が与えられたとき
   前記可撓性帯状部材が緊張状態になるまで前肥コア部材
   を翼弦方向に圧してその塑性変形を生じさせ、然るのち
   前記主桁に加圧力が与えられるようにすることを特徴と
   する複合材料翼製造方法。 ３ 前記第２項において、コア部材は楔形断面形状であ
   り、翼型の後縁部に配置され、前記可撓性帯状部材を介
   して前記膨脹部材により後縁方向に押され、その間に外
   皮に対し緊密に接着されることを特徴とする複合材料翼
   製造方法。 ４ 前記第２項において、前記コア部材は発泡樹脂材料
   により形成されることを特徴とする複合材料翼製造方法
   。 ５ 前記第１項において、前記可撓性帯状部材の両側縁
   は、翼前縁部において重ねて金型に固定されることを特
   徴とする複合材料翼製造方法。 ６ 前記第１項において、偏平輪状に巻かれた樹脂含浸
   繊維を包含する主桁部材を全ての繊維が翼長手方向に延
   びるように配置することを特徴とする複合材料翼製造方
   法。 ７ 前記第１項において、前記可撓性帯状部材は、円筒
   状に巻かれた樹脂含浸繊維を長手方向の線に沿って切り
   開いて製作され、該可撓性帯状部材を成す繊維の方向は
   、翼長手軸に対して９０°を成す様に巻き付けられた部
   分と、該翼長手軸に対して４５°を成す様に巻き付けら
   れた部分とから成ることを特徴とする複合材料翼製造方
   法。 ８ 前記第１項において、主桁部材は翼前縁部に塊状に
   配置されることを特徴とする複合材料翼製造方法。 ９ 前記第１項において、前縁部を下方に向けた状態で
   加熱硬化させることを特徴とする複合材料翼製造方法。 １０ 前記第２項において、コア部材は最終成形時寸度
   よりやや大き目に製作されていることを特徴とする複合
   材料翼製造方法。