1、机械工程师MECHANICAL ENGINEER2023 年第 8 期网址： 电邮：MT木质航空桨叶修复方法应用研究樊占鹏，李梦，辜兴磊，杨梅，常川（中国民航飞行学院，四川 广汉 618307）基金项目：中国民用航空飞行学院面上项目（J2020-015）0引言木质螺旋桨以其成本低、加工容易、使用方便、安全等优点得到了广泛应用1。木质桨叶凭借该优势在通用航空领域占据了一定的市场，但是由于通用航空器通常面临着作业环境恶劣等问题，导致了木质桨叶极易遭受外来物撞击，从而造成桨叶工作面、前后缘等关键部位损伤。如果不能对这些损伤采取及时有效的处理措施，这些损伤会急速扩展，造成灾难性的后果，严重影响了飞行安
2、全。1结构分析我院新引进的DA42NG飞机装有两副MT公司生产的木质桨叶螺旋桨。该桨叶根部采用高强度木材榉木加工而成，叶身部分采用轻质木材。作为重要的承载结构，为了提高结构强度，叶身部分的构造采用一定规格的云杉木粘接拼接而成，如图1所示。整个桨叶表面覆盖环氧玻璃纤维和喷涂丙烯酸面漆，以起到对桨叶结构的保护作用。最后桨叶前缘外侧部分（靠叶尖一侧）安装50 cm长的不锈钢护套，防止桨叶前缘受损。内侧部分（靠桨根一侧）安装有一个防护胶带，以起到一定的防损伤和防腐作用。桨叶根部安装有一个桨叶套圈，并通过若干个特殊的拉力螺钉来进行连接固定，如图2所示。2MT木质桨叶典型的损伤及修复方法由于MT螺旋桨主要
3、应用在低空低速的通航飞机上，因此其木质桨叶的损伤主要来自螺旋桨处于动态时的外来物撞击，如跑道砂石等，以及在螺旋桨处于静态时的人为因素损伤，如飞机维修工作时的工具、牵引杆、整流罩等意外触碰。通过对MT木质桨叶的结构进行深入分析，以及在实际维修工作中积累的经验，再结合螺旋桨厂家的维修标准，项目组确定出针对以上典型损伤的修复方法。1）桨叶后缘损伤。在后缘损伤深度不超过5 mm、宽度不超过15 mm的情况下，可以采用该方法进行修复，如图3所示。a.首先对桨叶后缘的损伤部位进行初次测量，以初步确定该损伤是否在可修复范围内。b.如果在可修复范围内的话，则对损伤部位进行打磨，打磨时要注意3点：一是要彻底去除
4、损伤，直至损伤部位的底部（V型尖锐处）完全去除；二是在损伤部位彻底去除之后，对整个打磨区域进行修型，使得修复后的区域光滑过渡，使其呈现出圆弧形，不能出现尖锐区域；三是在对损伤区域打磨的同时，也要对桨叶两侧表面（工作面和叶背）进行打磨，只需要打磨见到木材基底即可，同样需要光滑过渡。摘要：对MT螺旋桨的木质桨叶的结构进行了分析，根据MT螺旋桨厂家的维修标准，结合实际维修工作中积累的经验，总结出针对木质桨叶典型损伤的修复方法，有效解决了由于木质桨叶损伤造成的机队停场的难题。关键词：木质桨叶；结构分析；修复中图分类号:V271.6文献标志码:A文章编号：10022333（2023）0803404App
5、lication of MT Wood Aviation Blade Repair MethodFAN Zhanpeng,LI Meng,GU Xinglei,YANG Mei,CHANG Chuan(Civil Aviation Flight College ofChina,Guanghan 618307,China)Abstract:This paper analyzes the structure of the wooden blade of MT propeller.According to the repair limits of MTpropeller manufacturers,
6、combined with the experience accumulated in the actual maintenance work,this repair methodfor the typical damage of wooden blade is summarized,which effectively solves the problem of fleet grounded caused bythe wooden blade damage.Keywords:wooden blade;structure analyzed;repair图1MT木质桨叶叶身部分的剖视图桨叶前缘的不
7、锈钢护套环氧玻璃纤维表面 桨叶基体由云杉木材制成图2MT木质桨叶构造示意图不锈钢护套防护胶带丙烯酸面漆环氧玻璃纤维高压缩木材拉力螺钉图3由牵引杆碰撞造成的桨叶后缘损伤34机械工程师MECHANICAL ENGINEER网址： 电邮：2023 年第 8 期表1两种损伤的修复流程工作内容桨叶后缘损伤修复桨叶表面损伤修复进行填充填充物定形玻璃纤维粘贴图4由跑道砂石碰撞造成的桨叶表面损伤c.使用比较硬的胶带片粘贴在桨叶一侧，对圆弧形打磨区域填充环氧树脂，然后在桨叶另一侧再粘贴一片硬的胶带片，将环氧树脂固定在圆弧形打磨区域。待填充物完全固化后，撕下胶带片。d.使用环氧树脂对打磨区域粘贴两层玻璃纤维。要确
8、保该两层玻璃纤维的走向相互垂直。e.待玻璃纤维完全固化之后，削去多余的玻璃纤维，并对粘贴及周边区域进行打磨及抛光。f.最后进行补漆工作。2）桨叶表面损伤。桨叶表面分为工作面和叶背，但是修复方法均相同。在表面损伤深度不超过3.5 mm、面积不超过66 mm的情况下，可以采用该方法进行修复，如图4所示。a.首先对桨叶表面的损伤部位进行初次测量，以初步确定该损伤是否在可修复范围内。b.如果在可修复范围内的话，则对损伤的凹坑部分进行修型，使其尽量保持圆形或者椭圆形。然后进行清洁，去除灰尘等外来物。c.对损伤区域填充环氧树脂，在其上方粘贴一片硬的胶带片，将环氧树脂固定在损伤区域内。待填充物完全固化后，撕
9、下胶带片。d.使用环氧树脂对打磨区域粘贴两层玻璃纤维。要确保该两层玻璃纤维的走向相互垂直。e.待玻璃纤维完全固化之后，削去多余的玻璃纤维，并对粘贴及周边区域进行打磨及抛光。f.最后进行补漆工作。3）桨叶前缘的损伤。桨叶前缘是整个桨叶受外来物撞击最频繁的区域，其中桨叶前缘靠近根部的区域更接近旋转中心，距离地面最远，因此损伤程度也最小，如图5所示。而叶前缘靠近叶尖的区域更远离旋转中心，距离地面最近，因此损伤程度也最大。MT螺旋桨公司为了加强对前缘的保护，同时减轻螺旋桨的质量，对桨叶前缘的防护进行了优化设计。在靠近桨叶根部的区域粘贴有防护胶带，可以保护防止木质桨叶受到质量较小的外来物撞击，同时还可以
10、起到一定的防腐作用。在靠近桨叶叶尖的区域粘贴有不锈钢护套，可以保护防止木质桨叶受到质量较大的外来物撞击。由于桨叶前缘对气动力影响较大，MT螺旋桨厂家对前缘的检查标准更加苛刻，即前缘损伤深度不得超过3mm，宽度不得超过5 mm，否则就必须更换防护胶带或者不锈钢护套。这两个部件的更换均涉及拆卸和胶粘工序，程序较为繁琐。4）防护胶带的更换。a.对桨毂或桨叶其它部分进行遮盖，以防止其它螺旋桨部件受到污染。b.对防护胶带任意一个角涂丁酮，以使其松脱。c.在松脱区域不断重复地涂丁酮，使防护胶带进一步松动。d.使用尼龙等非金属刮片，铲开带片松动的边角。e.使用钳子钳住撬起的边角，并用力向上拉起。f.继续在防
11、护胶带与桨叶接触的区域涂丁酮，以使其进一步松动。g.用力向上拉起，取下防护胶带。h.尽可能从桨叶上去除所有残留的粘接剂或填充物。可以使用丁酮涂刷或塑料喷砂的方式去除残留物。5）对损伤区域进行修复。a.对损伤部分进行打磨，打磨时要注意3点：一是要彻底去除损伤，直至损伤部位的底部（V型尖锐处）完全去除；二是在损伤部位彻底去除之后，对整个打磨区域进行修型，使得修复后的区域光滑过渡，使其呈现出圆弧形，不能出现尖锐区域；三是在对损伤区域打磨的同时，也要对桨叶两侧表面（工作面和叶背）进行打磨，只需要打磨见到木材基底即可，同样要光滑过渡。b.使用比较硬的胶带片粘贴在桨叶一侧，对圆弧形打磨区域填充环氧树脂，然
12、后在桨叶另一侧再粘贴一片硬图5防护胶带损伤示意图完好的防护胶带损伤的防护胶带35机械工程师MECHANICAL ENGINEER2023 年第 8 期网址： 电邮：图6防护胶带的固定与遮盖遮盖材料防护胶带防护胶带边缘与遮盖材料之间要保证 6 mm 的距离的胶带片，将环氧树脂固定在圆弧形打磨区域。c.待填充物完全固化后，撕下胶带片。d.对填充物及周边区域进行打磨及抛光。6）防护胶带粘接工作。a.将防护胶带放在桨叶上，使胶带上中心线标记与桨根及前缘中心线对齐。b.在胶带迎风面（露在外侧）一面的靠近桨根侧和靠近叶尖侧边缘区域做出标记。胶带的中心线要与桨叶前缘对齐。c.使用纸胶带将防护胶带固定在桨叶前
13、缘上。d.使用铅笔，在距离防护胶带整个周围区域划边界线，同时在边界线外侧6 mm的位置再划一圈遮盖边界线，如图6所示。e.拆下防护胶带，并在遮盖边界线外侧粘贴遮盖材料。f.使用丁酮清洁遮盖边界线内侧的桨叶表面区域。g.待桨叶表面干燥之后，在桨叶上防护胶带边界线内均匀地涂一层粘接剂A，待其干燥1 h后，再均匀地涂抹第二层粘接剂B，使表面晾干直至粘接剂用手触摸时，轻微粘手便可开始粘贴防护胶带（就像触摸纸胶带粘接侧那种感觉）。h.从桨叶根部向叶尖方向开始粘贴，使防护胶带中心线与桨叶前缘对齐。如果中心线没有对齐，则迅速地将其推回，再重新粘贴。i.当防护胶带正确固定之后，要用合适的滚轮沿着胶带中心线牢固
14、地滚压，如图7所示。步骤1：使用木制或橡胶滚轮沿着中心线牢固地滚压（如图7（b）；步骤2：逐渐地倾斜滚轮，并小心地在桨叶轮廓的两侧滚压（如图7（b）；步骤3：从中心线向边缘滚压（如图7（b）；步骤4：如果边缘处多余的材料起皱，则小心地用手指将其压光滑（如图7（b）。j.逐渐地倾斜滚轮，并轻轻地在带片每侧轮廓上滚压，避免在防护胶带下面产生气泡。k.从中心线向胶带边缘滚压，在其它边缘都滚压完之前，要从胶带中心线外侧边缘赶出多余的粘接剂。l.如果防护胶带在边缘处起皱了，则要用手指小心地将其压光滑。m.防护胶带粘贴后的检查工作。用大拇指做适当的按压和扭转动作，检查粘接状况。如果有松动区域，则要用之前的
15、粘接剂进行粘接。使用合适的滚轮，滚压重新涂粘接剂的区域，在进行其它检查之前，要进行干燥。对防护胶带边缘进行其它检查。如果发现松动区域，则重复以上步骤。6）防护胶带边缘密封剂施工。该密封剂的作用是防止螺旋桨在使用过程中，外界的粉尘、雨水等进入到防护胶带内，造成胶带过早脱落。具体施工方法如下：a.在防护胶带边缘内侧6 mm粘贴遮盖材料；b.在防护胶带边缘内侧6 mm至遮盖材料之间的区域内（共计12 mm）均匀地涂一层密封剂A，并晾干；c.在防护胶带边缘内侧6 mm至遮盖材料之间的区域内（共计12 mm）均匀地涂一层密封剂B；d.待密封剂B晾干之前，快速地取下所有遮盖材料；e.最后再让密封剂B自然晾
16、干。7）不锈钢护套的修复。同防护胶带一样，MT木质桨叶不锈钢护套也是粘接到桨叶前缘上的。由于该护套较为坚硬，一般的外来物不足以对其造成损伤，其主要损伤为脱胶，更换护套的施工过程较为繁琐，因此项目组研究出以下仅对不锈钢护套的脱胶的检查和脱胶修复方法。a.不锈钢护套脱胶的检查方法（如图8）：使用一个硬币，轻轻敲击整个不锈钢护套表面。如果声音变化明显，听起来空洞或低沉，则该护套很可能已经脱胶或分层。不锈钢护套区域和桨叶表面区域的敲击声音是不同的，为避免混淆声音，则两部分区域的敲击检查要分开进行。对要敲击的区域绘制网格图，以确保能够对整个表面进行充分的检查。每个网格实际上是边长为51 mm的正方形，这样可以保证对每个部位检查到位，同时也便于对敲击检查区域进行定位。如果发现疑似脱胶或分层，则需要重点对该区域进行敲击检查，以进行确认。最后用笔画出疑似脱胶或分层区域的轮廓，以确定其面积的大小。b.不锈钢护套的脱胶修复（如图9）：在敲击检查画出区域的两端，分别钻一个3 mm的孔。在干净的容器中，调配密封胶。在一个孔上滴少量密封胶。在另外一个孔上插入一个直径相配合的软管。使用真空泵，将密封胶从第一个孔内