碳纤维复合材料航空能源储备箱及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种碳纤维复合材料航空能源储备箱及制备方法，箱体由盖板、底板、侧板组成，箱体开有能源输入输出孔，底板上固定有能源安装固定件和能源控制安装固定件，盖板、底板、侧板的板材由第一主承力层、加强层、第二主承力层组成，加强层位于第一主承力层和第二主承力层之间，第一主承力层、第二主承力层的制备材料为碳纤维预浸布，加强层的制备材料为聚甲基丙烯酰亚胺；第一主承力层、加强层、第二主承力层采用环氧树脂胶膜复合成型。本发明专利技术航空能源储备箱板材采用碳纤维复合结构，重量轻、强度高、制造费用低、制造效率高，前景广，更加适用于临近空间飞行器能源系统。

【技术实现步骤摘要】
碳纤维复合材料航空能源储备箱及制备方法
本专利技术涉及一种碳纤维复合材料航空能源储备箱及制备方法。
技术介绍
临近空间飞行器是一种新型低成本、低能耗飞行器，其太阳能发电起到了关键性作用，太阳能发电能源储备面临巨大挑战。现有的航空能源储备箱多以铁或铝合金材料为主，能源储备箱重量大，占去飞行器较大载荷且耐腐蚀、热传递较快受环境影响较大。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于提供一种重量轻、强度高的碳纤维复合材料航空能源储备箱及制备方法。基于同一专利技术构思，本专利技术具有两个独立的技术方案：1、一种碳纤维复合材料航空能源储备箱，箱体由盖板、底板、侧板组成，箱体开有能源输入输出孔，底板上固定有能源安装固定件和能源控制安装固定件，其特征在于：盖板、底板、侧板的板材由第一主承力层、加强层、第二主承力层组成，加强层位于第一主承力层和第二主承力层之间，第一主承力层、第二主承力层的制备材料为碳纤维预浸布，加强层的制备材料为聚甲基丙烯酰亚胺；第一主承力层、加强层、第二主承力层采用环氧树脂胶膜复合成型。进一步地，第一主承力层、第二主承力层采用连续式碳纤维铺层，厚度为0.8mm-1.5mm。进一步地，箱体的底板外部设有底板加强件，底板加强件与底板和与该底板相邻的侧板连接，底板加强件截面呈直角。进一步地，箱体的侧板外部设有侧板加强件，侧板加强件与相邻的两个侧板连接，侧板加强件截面呈直角。进一步地，箱体的侧板的上部设有盖板连接件，盖板通过盖板连接件与侧板固定，盖板边缘相应设有安装孔；安装孔内设有加强螺纹柱。进一步地，箱体的侧板设有能源输入输出孔加强件，能源输入输出孔加强件设有与能源输入输出孔相配合的开孔。进一步地，底板加强件、侧板加强件、加强螺纹柱、盖板连接件、安装固定件和能源控制安装固定件均由铝合金材料制成。2、一种上述碳纤维复合材料航空能源储备箱的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：制备盖板、底板、侧板的板材；将第一主承力层、加强层、第二主承力层采用环氧树脂胶膜复合成型，第一主承力层、第二主承力层的制备材料为碳纤维预浸布，加强层的制备材料为聚甲基丙烯酰亚胺；步骤2：将盖板、底板通过环氧树脂胶粘接，通过环氧树脂胶粘接底板加强件、侧板加强件、盖板连接件，并进行固化；步骤3：通过环氧树脂胶粘接能源安装固定件、能源控制安装固定件、能源输入输出孔加强件，并进行固化。进一步地，步骤1中，固化条件为，室温至80摄氏度0.5小时，80摄氏度恒温1.5小时，80摄氏度至125摄氏度0.5小时，125摄氏度恒温1.5小时；进一步地，步骤2中、步骤3中，固化条件为固化温度70摄氏度，固化时间2小时。进一步地，底板加强件、侧板加强件、盖板连接件、安装固定件和能源控制安装固定件均由铝合金材料制成，并进行表面磷酸阳极化处理。本专利技术具有的有益效果：本专利技术航空能源储备箱的盖板、底板、侧板的板材由第一主承力层、加强层、第二主承力层组成，加强层位于第一主承力层和第二主承力层之间，第一主承力层、第二主承力层的制备材料为碳纤维预浸布，加强层的制备材料为聚甲基丙烯酰亚胺；第一主承力层、加强层、第二主承力层采用环氧树脂胶膜复合成型。本专利技术航空能源储备箱板材采用碳纤维复合结构，重量轻、强度高、制造费用低、制造效率高，前景广，更加适用于临近空间飞行器能源系统。本专利技术第一主承力层、第二主承力层采用连续式碳纤维铺层，厚度为0.8mm-1.5mm，有效提高了航空能源储备箱使承载能力，进一步提高箱体的强度。本专利技术箱体的底板外部设有底板加强件，箱体的侧板外部设有侧板加强件，箱体的侧板的上部设有盖板连接件，盖板边缘相应设有安装孔；安装孔内设有加强螺纹柱，体的侧板设有能源输入输出孔加强件，能源输入输出孔加强件设有与能源输入输出孔相配合的开孔。本专利技术通过设置多种加固结构，有效提高了航空能源储备箱使承载能力，进一步提高了箱体的强度，保证箱体的耐用性能。本专利技术制备盖板、底板、侧板的板材时，将第一主承力层、加强层、第二主承力层采用环氧树脂胶膜复合成型；组装箱体时，将盖板、底板通过环氧树脂胶粘接，通过环氧树脂胶粘接底板加强件、侧板加强件、盖板连接件，并进行固化；通过环氧树脂胶粘接能源安装固定件、能源控制安装固定件、能源输入输出孔加强件，并进行固化。本专利技术通过特有的粘接工艺、组装工艺，进一步保证了制备出的能源储备箱具有高强度、耐用的性能，并且大大降低了一体成型的制造成本。附图说明图1是本专利技术航空能源储备箱的外观示意图；图2是本专利技术航空能源储备箱主体部分的结构示意图；图3是本专利技术航空能源储备箱盖板的局部放大图；图4是本专利技术航空能源储备箱板材的复合结构示意图；图5是本专利技术制备方法的流程图。具体实施方式如图1、图2所示，箱体由盖板1、底板7、侧板2-1、2-2、2-3、2-4组成，箱体开有能源输入输出孔14，底板7上固定有能源安装固定件8和能源控制安装固定件5。如图4所示，盖板、底板、侧板的板材由第一主承力层11、加强层12、第二主承力层13组成，加强层12位于第一主承力层11和第二主承力层13之间，第一主承力层11、第二主承力层13的制备材料为碳纤维预浸布，加强层13的制备材料为聚甲基丙烯酰亚胺；第一主承力层11、加强层12、第二主承力层13采用环氧树脂胶膜复合成型。实施时，采用H-47环氧树脂胶。第一主承力层11、第二主承力层13采用连续式碳纤维铺层，厚度为0.8mm-1.5mm。如图2所示，箱体的底板7外部设有底板加强件3，底板加强件3与底板7和与该底板相邻的侧板连接，底板加强件3截面呈直角。箱体的侧板外部设有侧板加强件4，侧板加强件4与相邻的两个侧板连接，侧板加强件4截面呈直角。箱体的侧板的上部设有盖板连接件9，盖板通过盖板连接件9与侧板固定。箱体的侧板设有能源输入输出孔加强件6，能源输入输出孔加强件6设有与能源输入输出孔相配合的开孔。如图3所示，盖板边缘相应设有安装孔；安装孔内设有加强螺纹柱10。底板加强件3、侧板加强件4、加强螺纹柱10、盖板连接件9、安装固定件8和能源控制安装固定件5均由铝合金材料制成。如图5所示，碳纤维复合材料航空能源储备箱的制备方法，包括如下步骤：步骤1：制备盖板、底板、侧板的板材；根据能源储备箱板材的铺层要求，准备碳纤维预浸布、高性能聚甲基丙烯酰亚胺泡沫和H-47环氧树脂胶膜，其中，准备的碳纤维预浸布如下表所示：将第一主承力层、加强层、第二主承力层采用环氧树脂胶膜复合成型，第一主承力层、第二主承力层的制备材料为碳纤维预浸布，加强层的制备材料为聚甲基丙烯酰亚胺。环氧树脂胶采用H-47环氧树脂胶。固化条件为，室温至80摄氏度0.5小时，80摄氏度恒温1.5小时，80摄氏度至125摄氏度0.5小时，125摄氏度恒温1.5小时。将加工后的板材按照尺寸要求，分别裁切成盖板、能源箱底板、能源箱侧板备用。将通过环氧树脂胶将加强螺纹柱与盖板粘接，并进行固化。环氧树脂胶采用H-133环氧树脂胶。固化条件为固化温度70摄氏度，固化时间2小时。步骤2：将盖板、底板通过环氧树脂胶粘接，通过环氧树脂胶粘接底板加强件、侧板加强件、盖板连接件，并进行固化。环氧树脂胶采用H-133环氧树脂胶。固化条件为固化温度70摄氏度，固化时间2小时。步骤3：通过环氧树脂胶粘接能源安装固定件、能源控制安装固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维复合材料航空能源储备箱，箱体由盖板、底板、侧板组成，箱体开有能源输入输出孔，底板上固定有能源安装固定件和能源控制安装固定件，其特征在于：盖板、底板、侧板的板材由第一主承力层、加强层、第二主承力层组成，加强层位于第一主承力层和第二主承力层之间，第一主承力层、第二主承力层的制备材料为碳纤维预浸布，加强层的制备材料为聚甲基丙烯酰亚胺；第一主承力层、加强层、第二主承力层采用环氧树脂胶膜复合成型。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维复合材料航空能源储备箱，箱体由盖板、底板、侧板组成，箱体开有能源输入输出孔，底板上固定有能源安装固定件和能源控制安装固定件，其特征在于：盖板、底板、侧板的板材由第一主承力层、加强层、第二主承力层组成，加强层位于第一主承力层和第二主承力层之间，第一主承力层、第二主承力层的制备材料为碳纤维预浸布，加强层的制备材料为聚甲基丙烯酰亚胺；第一主承力层、加强层、第二主承力层采用环氧树脂胶膜复合成型。2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料航空能源储备箱，其特征在于：第一主承力层、第二主承力层采用连续式碳纤维铺层，厚度为0.8mm-1.5mm。3.根据权利要求2所述的碳纤维复合材料航空能源储备箱，其特征在于：箱体的底板外部设有底板加强件，底板加强件与底板和与该底板相邻的侧板连接，底板加强件截面呈直角。4.根据权利要求3所述的碳纤维复合材料航空能源储备箱，其特征在于：箱体的侧板外部设有侧板加强件，侧板加强件与相邻的两个侧板连接，侧板加强件截面呈直角。5.根据权利要求4所述的碳纤维复合材料航空能源储备箱，其特征在于：箱体的侧板的上部设有盖板连接件，盖板通过盖板连接件与侧板固定，盖板边缘相应设有安装孔；安装孔内设有加强螺纹柱。6.根据权利要求5所述的碳纤维复合材料航空能源储备箱，其特征在于：箱体的侧板设有能...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭齐红，杨永强，彭钜锴，韩佳星，
申请(专利权)人：铱格斯曼航空科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11