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復合材料螺旋槳葉主要有槳葉大梁、槳葉蒙皮、后緣條、槳葉內腔填充泡沫或蜂窩及前緣防腐蝕包片等組成。

VHA 206L耐腐蝕和抗損壞的碳纖維槳葉蒙

直升機螺旋槳在60年代中期就已使用了具有比剛度的復合材料，原德國MBB研制了世界上第一批復合材料螺旋槳葉，在70年代利用先進的復合材料工藝，人們又研制出碳纖維復合材料螺旋槳。隨著材料技術的發展，使得直升機螺旋槳葉的壽命從600小時提高到了6000小時，甚至可達到2萬小時以上。

19世紀，結構工程師們發現，雖然復合材料具有高比強度、高比模量、耐腐蝕、耐疲勞等優良的特性，但耐沖擊性能差是工程師們一直研究攻克的方向之一，復合材料具有一定脆性，本身抗沖擊性較差，CFRP碳纖維復合材料在遭受到沖擊后，會產生微小的裂紋，裂紋的不斷擴展會增加損傷程度從而產生了不同的破壞機制。

直升機動力總成示例圖

總結直升機槳葉主要故障有以下三大點

1、旋翼槳葉大梁：

其主要故障模式有疲勞斷裂、裂紋、高能量外物沖擊引起的分層或斷裂、老化引起的強度、剛度下降等，其中斷裂將引起機毀人亡事故：

2、槳葉蒙皮：

其故障模式有疲勞裂紋、開膠、分層以及外物引起的穿孔、表面破損、濕熱老化引起的強度、剛度下降等，這些故障均不會引起機毀人亡事故，甚至引起直升機振動增大，但仍可安全降落：

3、后緣條：

其故障模式主要是后緣破損、開膠、疲勞裂紋等，同蒙皮一樣，這些故障均不會引起機毀人亡事故；

改進型復合直升機葉片

在直升機的旋轉運動部件中，旋翼產生的交變載荷最大，是直升機主要振動源。旋翼承受高低周復合疲勞，部件易出現裂紋擴展，為此螺旋槳葉的設計既要考慮動力學設計，又要考慮槳葉的疲勞細節設計。槳葉通常選用纖維增強復合材料，它的選材包含兩個方面，一是機體材料樹脂的選擇，二是增強纖維材料的選擇。

例如旋翼槳葉蒙皮所用913樹脂具有很高的玻璃轉化溫度，溫度可達約100°C左右，但缺點是韌性不足，這時候就需要提升樹脂的韌性，選擇較好的樹脂韌性增強材料和韌性較好的單向纖維來彌補韌性不足，對于具有韌性的復合材料有多種選擇，各個國家的工業水平不同這里不做討論，但對于樹脂增韌材料，目前國內外普遍選擇不犧牲復合材料其他各項性能的材料。

旋轉槳葉是直升機動力機械的關鍵部件，其工作轉速高，零件形狀復雜，加工精度要求之高，工作環境惡劣。碳纖維復合材料因具有強度高、比重小、耐腐蝕等優點，在航空航天及民用市場具有廣泛的應用前景。

文章來源：航空新材料

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原標題：《【復材資訊】直升機復材螺旋槳葉提升抗沖擊和耐疲勞性能解決方案》

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【復材資訊】直升機復材螺旋槳葉提升抗沖擊和耐疲勞性能解決方案