作为复合制品的航空器部件制造技术

本实用新型专利技术涉及到用于航空器复合材料的热管理，特别是一种复合制品，包括具有内部部件以及内表面和外表面的纤维增强树脂复合材料；以及由各向异性石墨片形成的热制品，所述的石墨片具有至少10mm-W/m*K的热-机械设计常数，所述的热制品设置于纤维增强树脂复合材料的内部部件中，其中，材料的热-机械设计常数定义为材料的导热系数乘以平均厚度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及到用于航空器复合材料的热管理，特别是一种复合制品，包括具有内部部件以及内表面和外表面的纤维增强树脂复合材料；以及由各向异性石墨片形成的热制品，所述的石墨片具有至少10mm-W/m*K的热-机械设计常数，所述的热制品设置于纤维增强树脂复合材料的内部部件中，其中，材料的热-机械设计常数定义为材料的导热系数乘以平均厚度。【专利说明】作为复合制品的航空器部件专利技术背景
本专利技术涉及用于航空器复合材料的热管理，特别是用作为电子器件被阵列布置在其之后的航空器蒙皮的复合材料，诸如导弹或者喷气式飞机的壳体和/或前椎体/头锥(nosecone)0更特别地，本专利技术涉及一种成型的或者模制的复合材料制品，其适于用作为航空器的前锥体/头锥或其它结构，所述的复合材料具有与其成热接触的一种各向异性散热器。
技术介绍
导弹和其它类型的航空器的前锥体/头锥和其它结构包含了若干个种类和类型的电子器件，诸如制导设备、雷达阵列、射频(RF)发射器和接收器、通讯设备，等等。由于具有许多电子器件，使得它们为温度敏感的，并且过量的热可能妨碍并且降低性能。所述电子器件周围的壳体通常由铝来制造，并且所述电子器件的热保护通常通过将来自电子器件的热量沉降到铝来完成。存在着将铝替代为碳纤维增强树脂复合物来用以降低结构的重量并且用以避免可能会由铝制主体引发的电子器件和射频干扰或衰减的需要。然而，典型的树脂复合材料，诸如聚丙烯腈(PAN)基碳纤维环氧树脂复合材料所具有的导热系数显著地低于铝，所以对于电子器件的冷却成为问题。特别地以导弹前锥体/头锥的情况为例，当复合材料被用来替代铝的时候，所述的前锥体/头锥包括一种具有单件式复合材料前体的组件，所述前体连接至导弹的导弹主体。所述的前体由高温复合材料制成，其可以经受少量烧蚀或无烧蚀的热量。所述的前体具有一种具备尖拱形形状的前部和一种具备圆柱形形状的尾部。尖拱形的前部充当一种用于位于所述前体内的追踪器的整流罩。接线天线/贴片天线(patch antenna)被附连至圆柱形尾部的内表面。所述的尾部充当一种用于接线天线的整流罩，允许信号在不需要切断的情况下由接线天线而被发送和接收。单个密封层可被用来密封所述前体内的制导系统和追踪器，允许制导系统和追踪器与外界隔绝地密封在所述前体内。与现有技术的铝系统相比，一种碳纤维增强的树脂复合材料前体减少了部件的数量，制造的复杂度，重量以及成本。复合材料可以是利用纤维而增强的树脂，所述的纤维可以是芳香聚酰胺、碳、玻璃、石英或石墨。这样的复合材料作为用于前锥体/头锥内的所有电子器件的一种非烧蚀热保护系统，以及一种用于追踪器的正面和等角的辐射透明的整流罩。用于所述复合材料的树脂可以是合适的热固性树脂，例如环氧树脂、双马来酰亚胺(BMI )、氰酸酯(CE)、聚酰亚胺(PI)、邻苯二甲腈(PN)和多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)中的一种或多种。可替代地，所述的树脂可以是一种合适的热塑性的，或者一种非有机的硅树脂基材料，诸如聚娃氧烧。为了将纤维增强树脂形成为前锥体/头锥(或者确实地，任意的航空器部件)，呈丝线形式的纤维围绕着一种具有前体所期望形状的模型或心轴而缠绕；树脂随后被展开并围绕所缠绕的丝线，并且该结构被加热以固化所述树脂。所述的前体可以被构造为呈多层，每一层均单独地通过缠绕纤维丝线、引入树脂并固化树脂而形成。举例来说，不同的步骤可被用于构建包含或者不包含纤维的复合材料的一部分。可替代地，所述的前体可以在单一步骤中构建，要么是所有的纤维均为相同的类型，或者是采用不同类型的纤维。所述的前体有利地在单独的固化过程中而固化。在不同的实施方式中，纤维(无论是所有的均为同时的，还是不同类型的组合)可以被预浸溃所期望的树脂，并且树脂/纤维复合物随后会缠绕或者施用/涂覆至心轴。在施用至心轴之后，再一次有利地在单一的固化步骤中完成固化。成型复合材料制品的其它方法包括树脂传递模制成型、铺叠放置成型和压制成型的使用。将会理解到，用于构造复合材料制品的工艺的细节为公知的。涉及用于制造复合材料制品的方法的其它细节在美国专利N0.US7, 681，834、US5, 483，894、US5, 824，404和US6, 526，860中可发现有所记载，其说明和附图在这里通过原因而被合并入。然而，如所指出的，令一种纤维增强树脂复合材料取代传统的铝，用以形成一种在其之后阵列布置有电子器件的航空器蒙皮，导致了铝的散热特性的损失。树脂复合材料内部的各向异性石墨片的使用可以帮助克服这些问题。已经被极大程度地膨胀的并且更特别地被膨胀以便具有最终厚度或者多达原始的“c”方向尺寸约80或更多倍的“c”方向尺寸的片状石墨可在不使用粘合剂的情况下形成为粘着的或一体集成的膨胀石墨片，例如幅状物、纸、条带、狭带、箔卷、垫或类似物(典型地在商业上称为“柔性石墨”)。由于在体积膨胀的石墨颗粒之间获得的机械互锁力或者内聚力(cohension)，则已经膨胀从而具有最终厚度或者多达原始的“c”方向尺寸约80或更多倍的“c”方向尺寸的石墨颗粒通过压制、而在不使用任意粘结材料的情况下形成为一体集成的柔性片被认为是可能的。除了柔性，如上所指出的片材还已被发现对于导热系数来说具有高度的各向异性，这是由于膨胀的石墨颗粒和石墨层的取向基本上平行于由于很高程度的压缩而获得的片材的相对面，这使得其在热扩散应用中特别有用。因而制造的片材具有极佳的柔性、良好的强度以及很高的取向度。柔性的石墨片材由于石墨颗粒的对齐排列平行于所述片的大多数相对的、平行表面而表现出可观的各向异性度，且所述各向异性度会基于片材压制程度而增加以提高取向。在受压制的各向异性的片材中，所述厚度，即，垂直于相对的、平行的片表面的方向，包括了“C”方向以及沿着长度和宽度范围的方向，S卩，沿着或者平行于相对的、主要表面，其包括“a”方向，并且所述片的热性能和电气性能对于“c”和“a”方向来说在量级上是有很大不同的。热解石墨和石墨化的聚酰亚胺是表现出各向异性特性的合成石墨的形式。在一种实施方式中，热解石墨通过在其降解/分解温度附近加热聚合物并允许石墨结晶化(热解)而制造。一种方法为在真空中加热合成纤维。另一种方法为将种体或者板片放置在非常热的气体中以收集石墨涂层。热解石墨片通常具有类似于云母的单一的解理面，因为石墨片以平面的次序来结晶。石墨化的聚酰亚胺涉及具有高结晶度的石墨薄膜，并且其可以通过芳族聚酰亚胺膜的固体状态的碳化并随后通过高温热处理而产生。石墨化的聚酰亚胺膜还表现出显著的热各向异性。专利技术概述
技术实现思路
在一种实施方式中，本专利技术涉及一种包括具有热制品的纤维增强树脂复合物的复合制品，所述的热制品包括定位在其内部、诸如在其内表面上的至少一个各向异性的石墨片。在某些实施方式中，所述的纤维增强树脂复合物被成型以便具有一种包括内表面和外表面的内部部分，其中，所述的热制品被定位在纤维增强树脂复合物的内表面上。在其它的实施方式中，本专利技术涉及一种航空器部件，诸如导弹的前锥体/头锥或壳体，或者翼部，尾部，机身，或者飞机(特别是喷气式飞机)的其它结构部件，并且其包括一种被成型以便具有内表面和外表面的纤维增强树脂复合物，其中，包括至少一个各向异性的石墨片的热制品被定位在纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
航空器部件，其特征在于，其包括a．纤维增强树脂复合物，具有内部部分以及内表面和外表面；和b．热制品，包括各向异性的石墨片，所述热制品具有的热‑机械设计常数为至少10mmW/(mK)，所述的热制品设置于纤维增强树脂复合物的内部部分中，其中，材料的热‑机械设计常数定义为材料的导热系数乘以其平均厚度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·诺尔利，
申请(专利权)人：格拉弗技术国际控股有限公司，
类型：新型
国别省市：美国;US