葉片真空灌注工藝樣件尺寸與纖維孔隙的影響分析

　　2.3 纖維間隙變化的葉片灌注試驗
　　參照Aerodyn 某款設(shè)計葉片的工藝做實驗，具體的試驗條件與結(jié)果對比如表3 所示。

表3 纖維間隙變化的全尺寸葉片灌注試驗對比

　　3 結(jié)果與分析
　　3.1 根端灌注與全葉片試驗
　　從試驗結(jié)果中可以看出，根端樣件與全葉片的根端出現(xiàn)了完全不同的灌注效果：樣件出現(xiàn)了嚴(yán)重的包絡(luò)現(xiàn)象，中間僅有31% 的布層浸透；而全葉片根端僅在前后緣的翻邊陡峭處出現(xiàn)了小面積包絡(luò)，易于通過調(diào)整真空輔材尺寸解決。可見，根端試件的試驗不完全等同于全葉片的根端灌注的膠液流動模式。
　　原因分析：開啟注膠管后，膠液沿著導(dǎo)流網(wǎng)迅速向前流動，同時也向下面布層滲透。對于根端試件，膠液很快就達(dá)到了纖維布的邊緣，而四周被壓緊的纖維布壁面與真空材料間形成“橋架”造成了虹吸現(xiàn)象，使得膠液在表層纖維布間加速前進(jìn)，速度明顯大于在布層間的下滲速度。
　　樹脂到達(dá)注膠管最前端的布層后形成回流，導(dǎo)致中央布層中的空氣難以排出，膠液下滲速度變緩，產(chǎn)生包絡(luò)，最終樹脂產(chǎn)生凝膠，出現(xiàn)大面積的多層干布。而對于全葉片，由于重力作用膠液難以迅速上升到前后緣的翻邊，同時葉片根端的膠液可以向葉尖無限延伸，出現(xiàn)不了包絡(luò)現(xiàn)象，樹脂得以迅速下滲，浸透下層布層，而前后緣的小面積包絡(luò)應(yīng)該是導(dǎo)流體系的鋪設(shè)尺寸不合理導(dǎo)致的，可以通過增加導(dǎo)流網(wǎng)到翻邊的距離來解決。
　　3.2 纖維間隙變化的葉片灌注試驗
　　從試驗結(jié)果看出，增加纖維間隙，提高了布層間的孔隙率，使得灌注時間大大減少。同時，由于纖維布只是改變了纖維束間隙而沒有改變面密度，布層強度不會有變化，也可以保證葉片的強度不會有明顯變化。
　　原因分析：纖維間隙的適當(dāng)增加，使得膠液在纖維束間動壓力增加，在布層間下滲的速度加快，同時纖維束間足量的膠液也使得纖維束間的毛細(xì)壓力增加，綜合結(jié)果是膠液下滲和浸透纖維的速度都增加了，布層浸漬良好，如表3所示。但是過度的增加纖維間隙，會使得纖維束間的動壓力大于纖維束內(nèi)的毛細(xì)壓力而造成纖維絲的浸潤不良。從整體灌注時間上看，在葉片所有管路打開后，葉根與葉身的滲透速度都加快，最終提高了整體灌注時間。
　　4 結(jié)語
　　葉片灌注的質(zhì)量問題多是由工藝因素造成的，這些因素會影響到膠液在纖維布層間的流動：宏觀流動、微觀流動和虹吸現(xiàn)象。在生產(chǎn)過程中，通過靈活設(shè)計與匹配工藝因素，如纖維間隙、導(dǎo)流材料的尺寸等，可以提高生產(chǎn)效率和避免缺陷。