本發(fā)明涉及直升機(jī)損傷修復(fù)，具體涉及一種直升機(jī)尾傳動(dòng)軸彈傷搶修方法。

背景技術(shù)：

1、在實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)應(yīng)用中，直升機(jī)經(jīng)常需要進(jìn)行貼地飛行，因其尾傳動(dòng)軸從機(jī)身延伸到整個(gè)尾翼，很容易遭受地面輕武器的襲擊。尾傳動(dòng)軸一旦遭受彈擊，其動(dòng)力學(xué)行為將發(fā)生改變，由于直升機(jī)尾傳動(dòng)軸具有高頻振動(dòng)的特性，中彈區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)應(yīng)力集中并發(fā)生裂紋擴(kuò)展，一旦傳動(dòng)軸不堪重負(fù)出現(xiàn)斷軸情況，傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)能力完全喪失，直升機(jī)將面臨毀滅性災(zāi)難。因此，直升機(jī)尾傳動(dòng)軸在彈傷后需要迅速離開戰(zhàn)場(chǎng)進(jìn)行維修，以恢復(fù)其作戰(zhàn)能力，針對(duì)尾傳動(dòng)軸損傷導(dǎo)致的直升機(jī)故障外場(chǎng)維修通常有兩種方法，其一，采用備用軸端對(duì)損傷軸端進(jìn)行更換，其二，采用修復(fù)技術(shù)對(duì)損傷軸端進(jìn)行修復(fù)。更換損傷軸端的效率較高，同時(shí)成本也較高，在戰(zhàn)爭(zhēng)強(qiáng)度較大的情況下，也可能會(huì)導(dǎo)致戰(zhàn)傷直升機(jī)無軸可換的情況發(fā)生。因此，對(duì)彈傷尾傳動(dòng)軸進(jìn)行快速修復(fù)從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)急使用是保證直升機(jī)能夠重返戰(zhàn)場(chǎng)執(zhí)行任務(wù)的重要方案之一。

2、目前，針對(duì)彈傷尾傳動(dòng)軸的修復(fù)方案主要是鉚接修復(fù)和復(fù)合材料粘接修復(fù)，兩種修復(fù)方式均具有很好的平衡恢復(fù)有效性和強(qiáng)度恢復(fù)有效性，但修復(fù)所需時(shí)間均較長(zhǎng)無法滿足實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)應(yīng)用中的快速性要求。因此，需發(fā)展新型的直升機(jī)尾傳動(dòng)軸彈傷搶修方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種直升機(jī)尾傳動(dòng)軸彈傷搶修方法，能夠在滿足受損尾傳動(dòng)軸強(qiáng)度要求的同時(shí)，也能恢復(fù)受損尾傳動(dòng)軸自身的動(dòng)平衡，實(shí)現(xiàn)在野外時(shí)對(duì)彈擊后受損尾傳動(dòng)軸的快速修復(fù)。

2、技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的直升機(jī)尾傳動(dòng)軸彈傷搶修方法包括以下步驟：

3、s1.通過焊接修復(fù)試驗(yàn)獲得焊接接頭抗拉強(qiáng)度最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的第一工藝參數(shù)及第一修復(fù)材料；

4、s2.將受損尾傳動(dòng)軸根據(jù)損傷程度劃分后，確定不同損傷程度的受損尾傳動(dòng)軸對(duì)應(yīng)的彈擊工況，并針對(duì)不同的損傷程度制定對(duì)應(yīng)的處置措施；

5、s3.使用彈擊仿真模型針對(duì)s2中需要修復(fù)的損傷程度對(duì)應(yīng)的彈擊工況進(jìn)行仿真分析，并測(cè)量相應(yīng)工況下受損尾傳動(dòng)軸的彈孔尺寸，再基于彈孔尺寸完成標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)片的設(shè)計(jì)，計(jì)算完成平衡質(zhì)量塊的設(shè)計(jì)，確定彈擊工況與預(yù)制補(bǔ)片和平衡質(zhì)量塊之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，精確不同規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)片和平衡質(zhì)量塊所對(duì)應(yīng)的工況范圍，并根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果對(duì)標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)片和平衡質(zhì)量塊進(jìn)行預(yù)制；

6、s4.基于損傷失效特征圖譜，通過檢測(cè)及尺寸測(cè)量確定受損尾傳動(dòng)軸的彈擊工況和損傷程度，依據(jù)彈擊工況完成標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)片及平衡質(zhì)量塊的匹配；

7、s5.清理彈孔周圍的雜質(zhì)；對(duì)彈孔周圍的微裂紋進(jìn)行熔融處理；對(duì)彈孔周圍進(jìn)行修整，并將彈孔周圍的凸起部位磨去，完成對(duì)彈傷缺陷的修整；

8、s6.將匹配的標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)片與彈孔進(jìn)行貼合并固定，根據(jù)第一工藝參數(shù)進(jìn)行長(zhǎng)距離焊接修復(fù)，焊接完成后對(duì)焊縫進(jìn)行熱處理，再將平衡質(zhì)量塊固定在尾傳動(dòng)軸彈孔所對(duì)的另一端，對(duì)尾傳動(dòng)軸進(jìn)行動(dòng)平衡，完成修復(fù)。

9、進(jìn)一步的，s1中，所述焊接修復(fù)試驗(yàn)是基于單因素法及響應(yīng)面法；第一工藝參數(shù)包括焊接電流、焊接速度及送絲速度；第一修復(fù)材料為2a12(2024)鋁合金。

10、進(jìn)一步的，s2中，將所述損傷程度劃分為輕度損傷、中度損傷及重度損傷。

11、進(jìn)一步的，s2中，所述處置措施包括：針對(duì)輕度損傷的受損尾傳動(dòng)軸，不對(duì)其采取修復(fù)措施；針對(duì)中度損傷的受損尾傳動(dòng)軸，采用第一工藝參數(shù)對(duì)其進(jìn)行焊接修復(fù)；針對(duì)重度損傷的受損尾傳動(dòng)軸，不對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，采用更換軸端或其他處置措施。

12、進(jìn)一步的，s2中，所述彈擊工況包括：通過損傷失效特征圖譜確定輕度損傷和中度損傷的受損尾傳動(dòng)軸所對(duì)應(yīng)的工況邊界；通過建立修復(fù)后的尾傳動(dòng)軸剩余性能仿真模型確定中度損傷和重度損傷的受損尾傳動(dòng)軸所對(duì)應(yīng)的工況邊界。進(jìn)一步的，所述修復(fù)后的尾傳動(dòng)軸剩余性能仿真模型包括：根據(jù)尾傳動(dòng)軸尺寸、補(bǔ)片尺寸及修復(fù)接頭位置尺寸，建立修復(fù)后的鋁合金尾傳動(dòng)軸幾何模型并進(jìn)行網(wǎng)格劃分，分別定義基體材料、修復(fù)材料以及接頭區(qū)域的材料屬性，以直升機(jī)尾傳動(dòng)軸極限載荷和安全系數(shù)的乘積作為扭轉(zhuǎn)載荷邊界條件，獲得尾傳動(dòng)軸的應(yīng)力分布，提取尾傳動(dòng)軸在修復(fù)接頭處的最大應(yīng)力，根據(jù)材料的s-n曲線確定修復(fù)后受損尾傳動(dòng)軸的剩余壽命。

13、進(jìn)一步的，s3中，所述標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)片為橢圓形或者圓形，標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)片的尺寸設(shè)置為覆蓋所有需要修復(fù)的彈孔，且標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)片與受損尾傳動(dòng)軸搭接的最短距離不小于軸厚。

14、進(jìn)一步的，s3中，所述平衡質(zhì)量塊通過測(cè)量不同工況下受損尾傳動(dòng)軸彈擊損傷區(qū)域和所匹配標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)片的偏心質(zhì)量和回轉(zhuǎn)半徑，由此計(jì)算兩者質(zhì)徑積之間的差值，并通過確定平衡質(zhì)量塊在安裝位置處的回轉(zhuǎn)半徑，設(shè)計(jì)不同規(guī)格的平衡質(zhì)量塊。

15、進(jìn)一步的，s6中，所述固定平衡質(zhì)量塊的方式是采用點(diǎn)焊或速粘膠膠粘。

16、進(jìn)一步的，所述2a12(2024)鋁合金預(yù)制成一根薄壁管，薄壁管的壁厚與尾傳動(dòng)軸一致，薄壁管的內(nèi)徑與尾傳動(dòng)軸的外徑一致，在預(yù)制的薄壁管上裁取補(bǔ)片和平衡質(zhì)量塊。

17、有益效果：本發(fā)明較于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下顯著效果：通過材料級(jí)別的焊接修復(fù)試驗(yàn)確定最佳修復(fù)接頭性能所對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)及修復(fù)材料，保證了最大程度上對(duì)受損尾傳動(dòng)軸的強(qiáng)度進(jìn)行恢復(fù)；根據(jù)彈擊工況采用不同規(guī)格的平衡質(zhì)量塊，恢復(fù)了受損尾傳動(dòng)軸的動(dòng)平衡；根據(jù)彈擊工況匹配不同規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)片和平衡質(zhì)量塊，縮短了修復(fù)所需時(shí)間。

技術(shù)特征：

1.一種直升機(jī)尾傳動(dòng)軸彈傷搶修方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)尾傳動(dòng)軸彈傷搶修方法，其特征在于，s1中，所述焊接修復(fù)試驗(yàn)是基于單因素法及響應(yīng)面法；第一工藝參數(shù)包括焊接電流、焊接速度及送絲速度；第一修復(fù)材料為2a12(2024)鋁合金。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)尾傳動(dòng)軸彈傷搶修方法，其特征在于，s2中，將所述損傷程度劃分為輕度損傷、中度損傷及重度損傷。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)尾傳動(dòng)軸彈傷搶修方法，其特征在于，s2中，所述處置措施包括：針對(duì)輕度損傷的受損尾傳動(dòng)軸，不對(duì)其采取修復(fù)措施；針對(duì)中度損傷的受損尾傳動(dòng)軸，采用第一工藝參數(shù)對(duì)其進(jìn)行焊接修復(fù)；針對(duì)重度損傷的受損尾傳動(dòng)軸，不對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，采用更換軸端或其他處置措施。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)尾傳動(dòng)軸彈傷搶修方法，其特征在于，s2中，所述彈擊工況包括：通過損傷失效特征圖譜確定輕度損傷和中度損傷的受損尾傳動(dòng)軸所對(duì)應(yīng)的工況邊界；通過建立修復(fù)后的尾傳動(dòng)軸剩余性能仿真模型確定中度損傷和重度損傷的受損尾傳動(dòng)軸所對(duì)應(yīng)的工況邊界。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直升機(jī)尾傳動(dòng)軸彈傷搶修方法，其特征在于，所述修復(fù)后的尾傳動(dòng)軸剩余性能仿真模型包括：根據(jù)尾傳動(dòng)軸尺寸、補(bǔ)片尺寸及修復(fù)接頭位置尺寸，建立修復(fù)后的鋁合金尾傳動(dòng)軸幾何模型并進(jìn)行網(wǎng)格劃分，分別定義基體材料、修復(fù)材料以及接頭區(qū)域的材料屬性，以直升機(jī)尾傳動(dòng)軸極限載荷和安全系數(shù)的乘積作為扭轉(zhuǎn)載荷邊界條件，獲得尾傳動(dòng)軸的應(yīng)力分布，提取尾傳動(dòng)軸在修復(fù)接頭處的最大應(yīng)力，根據(jù)材料的s-n曲線確定修復(fù)后受損尾傳動(dòng)軸的剩余壽命。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)尾傳動(dòng)軸彈傷搶修方法，其特征在于，s3中，所述標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)片為橢圓形或者圓形，標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)片的尺寸設(shè)置為覆蓋所有需要修復(fù)的彈孔，且標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)片與受損尾傳動(dòng)軸搭接的最短距離不小于軸厚。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)尾傳動(dòng)軸彈傷搶修方法，其特征在于，s3中，所述平衡質(zhì)量塊通過測(cè)量不同工況下受損尾傳動(dòng)軸彈擊損傷區(qū)域和所匹配標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)片的偏心質(zhì)量和回轉(zhuǎn)半徑，由此計(jì)算兩者質(zhì)徑積之間的差值，并通過確定平衡質(zhì)量塊在安裝位置處的回轉(zhuǎn)半徑，設(shè)計(jì)不同規(guī)格的平衡質(zhì)量塊。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)尾傳動(dòng)軸彈傷搶修方法，其特征在于，s6中，所述固定平衡質(zhì)量塊的方式是采用點(diǎn)焊或速粘膠膠粘。

10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直升機(jī)尾傳動(dòng)軸彈傷搶修方法，其特征在于，所述2a12(2024)鋁合金預(yù)制成一根薄壁管，薄壁管的壁厚與尾傳動(dòng)軸一致，薄壁管的內(nèi)徑與尾傳動(dòng)軸的外徑一致，在預(yù)制的薄壁管上裁取補(bǔ)片和平衡質(zhì)量塊。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種直升機(jī)尾傳動(dòng)軸彈傷搶修方法，包括以下步驟：最優(yōu)修復(fù)材料及最優(yōu)工藝參數(shù)的確定；彈擊工況與損傷程度的匹配；標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)片及平衡質(zhì)量塊的預(yù)制；檢測(cè)評(píng)估及修復(fù)件的選擇；彈傷缺陷的修整；焊接修復(fù)及熱處理。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠在滿足受損尾傳動(dòng)軸強(qiáng)度要求的同時(shí)，也能恢復(fù)受損尾傳動(dòng)軸自身的動(dòng)平衡，實(shí)現(xiàn)在野外時(shí)對(duì)彈擊后受損尾傳動(dòng)軸的快速修復(fù)。

技術(shù)研發(fā)人員：王旦,蔡逸飛,王希,尹美,李堅(jiān),朱如鵬,陳蔚芳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26