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 某款設計葉片的工藝做實驗，具體的試驗條件與結果對比如表3 所示。

表3 纖維間隙變化的全尺寸葉片灌注試驗對比

　　3 結果與分析
　　3.1 根端灌注與全葉片試驗
　　從試驗結果中可以看出，根端樣件與全葉片的根端出現了完全不同的灌注效果：樣件出現了嚴重的包絡現象，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了小面積包絡，易于通過調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，膠液沿著導流網迅速向前流動，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”造成了虹吸現象，使得膠液在表層纖維布間加速前進，速度明顯大于在布層間的下滲速度。
　　樹脂到達注膠管最前端的布層后形成回流，導致中央布層中的空氣難以排出，膠液下滲速度變緩，產生包絡，最終樹脂產生凝膠，出現大面積的多層干布。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，出現不了包絡現象，樹脂得以迅速下滲，浸透下層布層，而前后緣的小面積包絡應該是導流體系的鋪設尺寸不合理導致的，可以通過增加導流網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壓力增加，綜合結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的毛細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 結語
　　葉片灌注的質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、微觀流動和虹吸現象。在生產過程中，通過靈活設計與匹配工藝因素，如纖維間隙、導流材料的尺寸等，可以提高生產效率和避免缺陷。