1.本发明属于桨叶结构设计与旋翼动力学设计领域，公开了一种桨尖可更换的复合材料桨叶。
背景技术：
2.旋翼噪声是直升机噪声的主要来源，而桨叶的桨尖形状对直升机旋翼的噪声影响非常大，为了验证不同桨尖形状对直升机旋翼噪声的影响，国内外曾投入大量模型桨叶进行验证。当前绝大部分旋翼桨叶都是采用复合材料桨叶，每生产一种外形的桨叶需要投入一套对应的生产模具，因此复合材料桨叶生产成本较高，生产周期较长。
3.在进行气动噪声验证试验时，通常会根据桨尖形状的不同，制造大量验证所需的模型桨叶，反复的开模与生产导致最终试验的成本较高，试验周期较长，同时，由于试验完成后，桨叶和对应的模具通常就报废处理，因此最终导致材料和资源损耗。
4.为了节约成本、缩短研制周期，同时减少资源浪费和降低环境污染，需要设计一种可更换桨尖的桨叶结构，满足上述要求。
技术实现要素：
5.本发明的目的是设计一种桨尖可更换的结构，用于保障桨叶运转功能的同时，实现桨叶桨尖自由更换。
6.一种桨尖可更换的复合材料桨叶，包括：叶身段和桨尖段；
7.所述叶身段靠近桨尖一端为叶身接头段，所述桨尖段远离桨尖一端为桨尖接头段；
8.所述叶身接头段包括：叶身蒙皮、叶身接头、上翼面口盖、下翼面口盖；
9.所述叶身接头为单耳，设置在叶身蒙皮内，所述单耳上还设有多个第一螺栓孔贯穿单耳上下表面；
10.所述桨尖接头段包括：桨尖蒙皮、桨尖接头和桨尖填块；所述桨尖接头为与所述单耳相配合的双耳，设置在桨尖蒙皮内；所述双耳上均设有与第一螺栓孔相配合的第二螺栓孔；叶身接头与桨尖接头插接后通过螺栓固定；所述桨尖填块填充在桨尖接头和桨尖蒙皮之间。
11.所述叶身蒙皮第一螺栓孔对应区域上下表面设有容纳螺栓的开口，所述上翼面口盖和下翼面口盖盖在叶身蒙皮的开口上以维持桨叶气动外形。
12.进一步，所述叶身接头单耳上下表面分别设有一半圆形凸台；凸台弧形段靠近桨尖；
13.叶身段上下复材大梁分别缠绕在叶身接头上下表面半圆形凸台上。
14.进一步，所述叶身接头段长度不超过桨叶总长度的15％，且叶身接头段与叶身段一起固化成型。
15.进一步，叶身接头上下表面半圆形凸台的弧面打磨粗糙。
16.进一步，所述叶身接头段还包括：叶身上填块、叶身下填块；所述叶身上填块胶接在叶身接头与叶身蒙皮上翼面之间；所述叶身下填块胶接在叶身接头与叶身蒙皮下翼面之间；
17.叶身上填块、叶身下填块材质为与大梁材质相同的复合材料；
18.所述叶身上填块和叶身下填块上均设有多个第一通孔，所述第一通孔位置和尺寸与第一螺栓孔位置和尺寸相匹配。
19.进一步，所述叶身接头段还包括：前缘泡沫和后缘泡沫；所述前缘泡沫胶接在叶身接头与叶身蒙皮前缘之间；所述后缘泡沫胶接在叶身接头与叶身蒙皮后缘之间。
20.进一步，所述上翼面口盖上设有多个台阶孔，多个台阶孔位置与第一螺栓孔位置相匹配；台阶孔大孔直径与螺栓头直径相匹配，螺栓头小孔直径与螺栓杆直径相匹配；下翼面口盖上设有多个与螺栓相匹配的螺纹孔，螺纹孔位置与第一螺栓孔位置相匹配。
21.进一步，所述上翼面口盖、下翼面口盖、叶身接头和桨尖接头为金属材质。
22.有益效果：
23.本发明的桨尖可更换结构，结构简单，拆装方便，相比传统桨叶，可以快速更换桨尖，减少桨叶制造成本和制造周期，有效减少材料浪费，通用性好，可用于直升机桨叶、螺旋桨桨叶等类似结构使用。
附图说明
24.图1是一种直升机桨叶示意图；
25.图2是一种直升机桨叶更换桨尖后的示意图；
26.图3是叶身接头和桨尖接头示意图；
27.图4是桨尖接头和叶身接头连接示意图；
28.图5是桨叶接头段剖切示意图；
29.图6是桨叶接头段完整示意图；
30.其中，1-主蒙皮，2-螺栓，3-上翼面口盖，4-前缘泡沫，5-叶身接头，6-叶身下填块，7-叶身上填块，8-大梁，9-后缘泡沫，10-下翼面口盖，11-桨尖下填块，12-桨尖接头，13-桨尖上填块。
具体实施方式
31.下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明：
32.参见图1和图2，本发明提供一种桨尖可更换结构，可实现复合材料桨叶桨尖更换，从而改变桨叶形状。所述接头段布置在桨叶翼型厚度较大位置段，此位置空间相对较大，便于结构布置，同时接头段布置在大梁铺放的延长线上，传力效果最好。叶身接头段的上翼面和下翼面用金属口盖包裹，采用这种结构可以利用金属良好的延展性保证桨叶局部段外形，还可以给连接螺栓提供支撑面，同时可以防止渗水。
33.参见图3和图4，本发明包括叶身接头和桨尖接头，其中叶身接口为长方形结构，一端在上下面分别设置有半圆形凸台，另一端设置有3处螺栓连接孔。凸台圆弧面经过吹沙或者打磨处理，增加表面粗糙度，提高与大梁的粘接性能；所述叶身接头带孔的一端与桨尖接头的凹槽对接，3处螺栓连接孔对齐，通过螺栓连接固定。旋转过程中通过螺栓将桨尖上的
离心力传递至叶身接头上，再将离心力通过叶身接头与大梁的连接传递至叶身。利用所述叶身接头单与桨尖接头双耳对接，实现将桨尖上产生的弯矩传递至叶身上。所述叶身接头和桨尖接头的均设置有台阶，此台阶有利于填块与接头粘接，防止在受力作用下出现错位。
34.参见图5和图6，接头段最外层包裹有蒙皮，前缘泡沫圆弧面与蒙皮内表面粘接，内侧平面与接头段的侧面粘接；所述桨尖上填块固定在桨尖接头上方外端面，并与螺栓连接；所述上翼面盖板与桨尖上填块贴合，并由螺栓连接固定；所述桨尖下填块固定在桨尖接头下方外端面，并与螺栓连接；所述下翼面盖板与桨尖下填块贴合，并由螺栓连接固定；所述叶身上填块固定在叶身接头上表面，其凹槽与叶身接头的凸台、大梁粘接，靠近桨尖的侧面与桨尖接头、桨尖上填块以及上翼面口盖端面对接。所述叶身下填块固定在叶身接头下表面，其凹槽与叶身接头的凸台、大梁粘接，靠近桨尖的侧面与桨尖接头、桨尖下填块以及下翼面口盖端面对接。所述后缘泡沫的上表面和下表面与蒙皮后缘内表面粘接，内侧平面与接头段侧面粘接。
35.采用上述桨尖可更换结构，是考虑到以下因素：
36.本方案中采用大梁环绕叶身接头凸台固定的方式，大梁是采用多数大梁带构成的。标准规格的大梁带有固定的厚度和宽度，基于该原因，凸台的高度根据所选大梁带宽度来确定。
37.由于旋翼在工作过程中，桨叶时刻承受离心力和扭转力矩，因此桨叶处于拉伸和扭转同时存的变形状态，为了防止扭转过程桨叶刚度下降，必须将接头段蒙皮的内腔体填充满。接头上下表面的空间采用所述填块填充，填块外形与接头的外形、蒙皮外形以及口盖外形适配，填块由预浸纤维材料制成，硬度相对较高，在螺栓拧紧后不易变形；填块填充在接头与盖板之间，将接头与盖板隔开，防止金属之间接触产生的磨损和腐蚀，填块粘接前，需粘接的表面贴上胶膜，提高粘接能力。接头前后侧面的空间采用密度更低的泡沫填充，泡沫外形根据蒙皮形状适配。
38.所述桨尖接头为金属材料，固化前将表面进行打磨或吹沙处理，涂防腐底胶并粘贴胶膜，提高其表面粘接能力，经过加温加压与桨尖段固化为一体，叶身接头采用同样处理方式与叶身段固化为一体；安装时将桨尖接头的卡槽与叶身接头的凸台对接，连接孔对齐，铺上盖板，用螺栓连接固定。
39.所述叶身上大梁和叶身下大梁分别是缠绕在叶身接头上下的缠绕凸台上，实现将接头和桨尖的离心力传递至叶身上。为了保证离心力更好传递，大梁应该铺放在翼型厚度较大位置，此位置空间较大，便于接头段设置，同时可以保证大梁沿直线铺放。
40.口盖外形根据桨叶外形需要配置，不影响桨叶气动性能。螺栓连接位置采用台阶孔，将螺栓头埋在台阶中。螺栓从上翼面口盖的螺栓连接孔插入，与下翼面口盖螺栓孔的螺纹连接。
41.以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。