JPH0357600Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、航空機用プロペラ、ヘリコプター
ローター、風車などに使用される回転翼に関す
る。

＜従来の技術＞ 一般にこれらの回転翼には引張り、曲げ、捩じ
り等の荷重が複雑に組合わさつた形で作用する
他、回転数の整数倍の加振力及び変動空気力が作
用する。

従つて、この種の回転翼は十分な強度を有する
ことは勿論のこと、回転加振力及び変動空気力と
共振しないよう剛性を管理することも必要とされ
る。

当初、このような回転翼は、アルミニウム等の
金属材料から削り出しでつくられていたが、最近
になつて、軽量でしかも強度的にも有利であると
の理由から、繊維強化プラスチツク、いわゆる
FRPが回転翼の材料に適用されるようになつて
きた。

FRPを使用する場合、回転翼は例えば第１図
（スパン方向断面図）に示す如く、翼スパン方向
に伸びる翼桁（スパー）２と所要の充填材３とで
構成された芯材４と、その周囲を覆い翼型を形成
するシエル（外皮ともいう）１とからなる構造を
採用する。そのシエルの構造としては、 一方向プリプレグシートまたは織物プリプレ
グシート（プリプレグシート‥繊維を並べまた
は織つて樹脂を含浸させ含浸樹脂を半硬化状態
にしたシート）をその繊維方向を適当に交叉さ
せて芯材４の上に所要の厚さに積層して接着硬
化させた構造、および 織物の繊維方向を適当に交叉させて所要の厚
さに配置し、これに合成樹脂をインジエクトし
て接着硬化させた構造（以下、これらを複合材
シエルという）が知られている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、このような複合材シエル１は、第１
図に示す如く、腹側１０と背側１１とに分割して
構成されるため、周縁に構成シートの自由端末部
１′ができる。

このようなシェルをもつ回転翼にあつては、使
用時、荷重を受けた場合、上記シート自由端末部
の層間に大きな剪断力が働き、この剪断力によつ
てシエル自体が構成シートの自由端末部、特に前
縁１ａあるいは後縁１ｂのシエル薄肉部から、構
成シートの層間剥離を生じやすく、一旦構成シー
トの層間剥離が生ずると、やがて翼全体の破損に
至る事態が避けられず、これが複合材回転翼の最
大の欠点となつていた。この欠点を克服するた
め、従来より種々の提案がなされてきた。

杉綾織された樹脂含浸複合材シートで回転翼
外皮を構成し、複合材シートの杉綾織目の連続
する方向を回転翼のスパン方向に向けて配置す
ることにより剥離強度をもたせること（特開昭
50−63698号公報）。

翼成形後前縁部と後縁部にオーバーレイを施
しこの外面を所定形状に仕上げること（特開昭
56−104197号公報）。

上記２つがその代表的なものであるが、前者は
複合材シートを特殊な杉綾織とする必要上、シー
トのコスト、製作工数の増加が著しく、後者はオ
ーバーレイ後に手仕上げ工程が必要で熟練加工技
能者を必要とするのみならず、表面にどうしても
凹凸が残り効率のよい翼を得ることが困難である
など、いずれも実用上十分なものとは言い難かつ
た。

この考案は、上記の問題に鑑みてなされたもの
であつて、複合材シエル周縁部における構成シー
トの層間剥離を確実に防止でき、しかも特殊構造
のシートを用いず、また製造に当たり特別な技能
も必要せず、且つ凹凸のない滑らかな表面を持つ
複合材回転翼を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案の回転翼は、合成樹脂含浸複合材シート
を積層して、あるいは織物に合成樹脂をインジエ
クシヨンして形成した翼型の複合材シエル１を有
し、シエル周縁に構成シートの自由端末部１′を
有する複合材回転翼において、翼周縁部の少なく
ともシエル薄肉部に、シート自由端末部１′の構
成シート同士を複合材シエル１の硬化前に化学繊
維糸により縫合した縫合部５を設けたことに特徴
がある。

〔作用〕

すなわち本考案は、前出第１図に示す複合材シ
エル１のシート自由端末部１′における構成シー
ト同士を、とくに層間剥離をおこし易い薄肉部に
おいて、引張に強い繊維糸、例えばケブラー（ア
ラミド繊維）糸等で縫い合わせるというもので、
この縫合により、使用時に働く前断力により複合
材シエル１の構成シートが自由端末部１′から層
間剥離を生じるのを確実に阻止でき、比強度の高
い複合材の特徴を有効に活用することが可能とな
る。

また本考案は、実施に当たり特別なシート構造
や特殊技能を必要とせず、コスト、工数的に有利
で実用性があるのみならず、シエルの翼型に影響
せず、効率のよい本来のシエル形状を維持でき
る。

〔実施例〕

以下、本考案回転翼を、第１図の回転翼をベー
スとしたものについて更に具体的かつ詳細に説明
する。

本考案回転翼は、基本的には翼桁２と、充填材
３で構成される芯材４と、この周囲を覆う複合材
シエル１とからなり、この基本構造についてまず
述べる。

翼桁２は、複合材シエル１内長手方向に配置さ
れ、材料はアルミニウムやチタン等の金属材料あ
るいは炭素繊維強化プラスチツク（以下CFRPと
称す）等が使用される。

充填材３は、前記翼桁２の前後に設けられ、翼
桁２と複合材シエル１とで形成される空間を満た
すもので、化学繊維製またはアルミニウム製ハニ
カム構造体が好ましいが、ハニカム構造体の代替
品として発泡プラスチツクを使用してもよい。こ
の充填材４は、翼桁２に接着材で取付けられる。

複合材シエル１は、ケブラー繊維のプリプレグ
シートや炭素繊維のプリプレグシートを複数枚積
層して形成するか、または化学繊維で織つた織物
を用いこれにあとから合成樹脂をインジエクトし
て形成する。前者のものについて一例を挙げれ
ば、まずケブラー繊維のプリプレグシートを置
き、次に炭素繊維のプリプレグシートを７〜８枚
積層する。このようなシエル１は、先に述べたと
おり腹側１０と背側１１に分けて構成される。

複合材シエル１は、芯材４の両面側に上記のよ
うにシエル体を構成し、これを型に入れて加熱す
ること（硬化成型）により、プリプレグシート
（あるいは織物）に含浸した合成樹脂を繊維間に
流動させ各合わせ面を接合して一体化させる。

基本構造は以上のようなものであるが、ここで
本考案の回転翼の特徴は、上記複合材シエル１の
前後縁１ａ，１ｂ及び翼端部１ｃの薄肉部を第２
図に示す如く化学繊維の糸で縫合した（縫合部：
符号５）点である。図示例においては、前縁１ａ
の基端側の一部１a′が縫合されていないが、この
部分は厚肉部であり、ここを起点に複合材シエル
の構成シートが層間剥離をおこすことはほとんど
なく、同部の補強はとくに必要でない。またこの
例では、前後縁とともに、翼端部１ｃにも縫合部
５を設け、層間剥離の確実な防止を図つている。

縫合する糸は、引張に対し強い化学繊維糸であ
れば何れでもよいが、とくにケブラー糸の使用が
望ましい。

縫合の仕方としては、チエイン・ステツチが好
ましく、これによると腹側、背側のシエルを２本
の糸で縫い付けることができ、丈夫な縫合部５が
得られる。

当然のことながら縫合は、複合材シエル１の成
型硬化の前に行つておくものである。成型硬化の
工程により、その縫合部５は、シートの含浸樹脂
によりシエル外面に一体化した形となる。

〔考案の効果〕

以上に説明したように本考案の複合材回転翼
は、周縁に構成シートの自由端末部を有する複合
材シエルの前後縁及び翼端部等の薄肉部を化学繊
維糸で縫合、補強した構造をもつから、使用時に
おける自由端末部からの構成シートの隙間剥離を
確実に防止できる。しかも、その縫合部は、特殊
な材料や技能を必要とせず、簡単な工程の追加で
構成可能であり、また、シエル硬化前の縫合によ
り翼表面を凹凸のない滑らかな形状にする。した
がつて、本考案は、周縁に構成シートの自由端末
部を有する回転翼の品質、耐久性の向上策として
実用的価値がきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は複合材回転翼の一般的構造を示す断面
斜視図、第２図は本考案回転翼の縫合構造を示す
平面図である。 １……複合材シエル、２……翼桁、３……充填
材、４……芯材、５……縫合部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 合成樹脂含浸複合材シートを積層して、あるい
   は織物に合成樹脂をインジエクシヨンして形成し
   た翼型の複合材シエル１を有し、且つ、シエル周
   縁に構成シートの自由端末部１′を有する複合材
   回転翼において、翼周縁部の少なくともシエル薄
   肉部に、シート自由端末部１′の構成シート同士
   を複合材シエル１の硬化前に化学繊維糸により縫
   合した縫合部５を設けたことを特徴とする複合材
   回転翼。