油箱口盖及其制造工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种包括口盖本体的油箱口盖，该口盖本体包括：防护基层；位于防护基层上方的防护顶层，并且在防护基层与防护顶层之间构成结构夹层；以及与防护基层一体地形成在结构夹层内的释能层，其中释能层具有用于抵抗外部冲击而避免冲击贯穿的栅状结构；并且防护基层、防护顶层以及释能层都是通过3D打印而成的。本发明专利技术还提供了用3D打印来制造本发明专利技术油箱口盖的制造工艺。本发明专利技术不仅有效地抵御低能量发动机碎片、轮胎碎片或其它可能的碎片的冲击，确保在冲击下仍然保持结构完整性，而且还能够在提高结构耐冲击强度的同时显著地减轻结构重量，并且制造工艺能够较现有的注塑脱模工艺而言更为简便，由此大大地节省了制造时间、制造及运营成本等。间、制造及运营成本等。间、制造及运营成本等。

【技术实现步骤摘要】
油箱口盖及其制造工艺


[0001]本专利技术涉及飞机结构设计领域，具体地涉及油箱口盖设计领域，尤其涉及一种耐冲击飞机油箱口盖及其制造工艺。

技术介绍

[0002]目前，在飞机制造领域中，虽然航空涡轮发动机的制造商努力地降低转子非包容性损坏的概率，但服役经验表明非包容性压气机和涡轮转子的破坏依然存在。涡轮发动机故障往往会导致高速运动的转子碎片穿透附近的结构、油箱口盖、机翼下壁板、机身、系统设备、管路、EWIS线缆及其它安装在飞机上的动力装置。尽管到目前为止发生的转子非包容性故障仅对飞机造成轻微的影响，但转子破坏所产生的碎片仍需引起高度重视。
[0003]既然转子的非包容性失效不可能完全消除，CCAR
‑
25部就要求对飞机设计必须采取预防措施，以便最大程度地降低此类事件带来的伤害。因此，飞机油箱口盖设计必须要考虑低能量发动机碎片冲击影响。据此，根据CCAR25.963
‑
e
‑
1条款要求，运输类飞机油箱口盖必须能承受住低能量发动机碎片、轮胎碎片或其它可能的碎片的冲击以防止燃油的流失量达到危险程度。
[0004]然而，在传统设计中，飞机油箱口盖通常为薄壁结构，但这种单层结构通常很难满足抗低能量碎片冲击防燃油泄漏要求。具体地，如图1A所示，单层结构的油箱口盖10受到了碎片20的冲击，于是如图1B所示，该碎片20将会在油箱口盖10上冲击形成孔洞30，由此造成燃油外泄，严重地会有火灾及发生爆炸的危险，从而进一步造成无法估量的灾难以及危及人员和财产的安全。因此，飞机油箱在发动机转子爆破等冲击下必须要保持结构完整性，任何冲击造成的损伤都绝不能贯穿飞机油箱。
[0005]于是，为了杜绝上述隐患，设计者往往会一味地通过增加油箱口盖的厚度来抵御碎片冲击，但这样就会使得油箱口盖的重量大幅增加，这样就会大幅增加燃油消耗，从而大大增加制造及运营成本。
[0006]为此，在现有技术中又出现了一种双层设计。例如，现有文献CN105173056A就公开一种机翼油箱口盖及其成型工艺，其通过在防护层内部增加一层由聚乙烯纤维制成的增强层来起到抵抗外部物体冲击的作用。然而，该现有文献仍然采用传统的注塑成型工艺，也就是仍然需要经历制造模具、注塑、合模、加压、固化及脱模等繁琐的工艺步骤，因此由于增加了这样一层增强层，就会使其制造工艺更加地繁缛复杂。
[0007]鉴于上述内容可知，目前在本
中还尚不存在这样一种油箱口盖，其不仅能够有效地抵御低能量发动机碎片、轮胎碎片或其它可能的碎片的冲击，确保在冲击下仍然保持结构完整性，而且还能够在提高结构耐冲击强度的同时显著地减轻结构重量，并且制造工艺能够较现有的注塑脱模工艺而言更为简便，由此大大地节省了制造时间、制造及运营成本等。因此，如何能够设计一种能够同时满足安全性、功能性及成本经济性的油箱口盖俨然成为了亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术正是为了解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种重量轻、成本低且耐冲击的油箱口盖。
[0009]为了解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种油箱口盖，其包括口盖本体，所述口盖本体包括：
[0010]防护基层；
[0011]防护顶层，其位于所述防护基层上方，并且在所述防护基层与所述防护顶层之间构成结构夹层；以及
[0012]释能层，所述释能层与所述防护基层一体地形成在所述结构夹层内，
[0013]其中，所述释能层具有栅状结构，用于抵抗外部冲击而避免冲击贯穿；并且
[0014]其中，所述防护基层、所述防护顶层以及所述释能层都是通过3D打印而成的。
[0015]较佳地，在本专利技术的油箱口盖中，所述防护基层、所述防护顶层和所述释能层由粉末状金属通过3D打印技术所形成。
[0016]较佳地，在本专利技术的油箱口盖中，所述金属是轻质高强度合金。
[0017]较佳地，在本专利技术的油箱口盖中，所述释能层的栅状结构由第一层栅状冲击隔断和第二层栅状冲击隔断构成。
[0018]较佳地，在本专利技术的油箱口盖中，所述第一层栅状冲击隔断包括间隔设置的多个第一隔断片，其中所述多个第一隔断片沿第一方向相对于所述防护基层以第一倾角倾斜；并且所述第二层栅状冲击隔断包括间隔设置的多个第二隔断片，其中所述多个第二隔断片沿与所述第一方向相反的第二方向相对于所述防护基层以第二倾角倾斜，由此所述第二层栅状冲击隔断与所述第一层栅状冲击隔断相交。
[0019]较佳地，在本专利技术的油箱口盖中，所述多个第一隔断片之间等间距设置，并且所述多个第二隔断片之间等间距设置。
[0020]较佳地，在本专利技术的油箱口盖中，所述第一倾角与所述第二倾角相等。
[0021]较佳地，在本专利技术的油箱口盖中，所述第一倾角与所述第二倾角为45
°
。
[0022]较佳地，在本专利技术的油箱口盖中，所述防护基层呈台阶型，分别为第一层台阶、第二层台阶和第三层台阶，其中：所述结构夹层形成在由所述第一层台阶、第二层台阶和第三层台阶所构成的空间内，所述释能层一体地形成在所述第一层台阶上，并且与所述第三层台阶齐高，由此填满形成在由所述第一层台阶、第二层台阶和第三层台阶所构成的空间内的整个所述结构夹层，并且所述防护顶层覆盖在所述第三层台阶以及所述释能层上。
[0023]另外，根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于制造本专利技术油箱口盖的工艺，其采用3D打印技术进行制造，包括以下步骤：
[0024]步骤一、利用粉末状金属3D打印防护基层；
[0025]步骤二、接着，在所述防护基层上利用粉末状金属3D打印释能层(3)；以及
[0026]步骤三、最后，在所述防护基层和所述释能层上利用粉末状金属3D打印防护顶层。
[0027]由此可见，与现有技术相比，本专利技术的核心技术在于：
[0028]1.本专利技术通过在油箱口盖内增设耐冲击释能层，以避免冲击贯穿；
[0029]2.本专利技术的耐冲击释能层采用栅状结构，以便在同等重量及空间约束下，能够有效地消弭冲击碎片的破甲能力，提升耐冲击能力，从而确保了油箱口盖在发动机转子爆破
等冲击下的结构完整性；
[0030]3.本专利技术利用3D打印技术来替代现有的熔模精铸、机加及焊接等方法，由此在结构夹层内打印栅状释能层，从而在提高结构耐冲击强度的同时，还能显著地降低结构重量，这样不仅简化了制造工艺，而且还大大地降低了制造及运营成本。
[0031]鉴于上述内容，与现有技术相比，本专利技术通过合理的结构分析与布局，提供了一种耐冲击油箱口盖，其不仅能够有效地抵御低能量发动机碎片、轮胎碎片或其它可能的碎片的冲击，确保在冲击下仍然保持结构完整性，而且还能够在提高结构耐冲击强度的同时显著地减轻结构重量，并且制造工艺能够较现有的注塑脱模工艺而言更为简便，由此大大地节省了制造时间、制造及运营成本等。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油箱口盖，其特征在于，包括口盖本体，所述口盖本体包括：防护基层(1)；防护顶层(2)，其位于所述防护基层(1)上方，并且在所述防护基层(1)与所述防护顶层(2)之间构成结构夹层；以及释能层(3)，所述释能层(3)与所述防护基层(1)一体地形成在所述结构夹层内，其中，所述释能层(3)具有栅状结构，用于抵抗外部冲击而避免冲击贯穿；并且其中，所述防护基层(1)、所述防护顶层(2)以及所述释能层(3)都是通过3D打印而成的。2.如权利要求1所述的油箱口盖，其特征在于，所述防护基层(1)、所述防护顶层(2)和所述释能层(3)由粉末状金属通过3D打印技术所形成。3.如权利要求2所述的油箱口盖，其特征在于，所述金属是轻质高强度合金。4.如权利要求1－3中任一项所述的油箱口盖，其特征在于，所述释能层(3)的栅状结构由第一层栅状冲击隔断(3a)和第二层栅状冲击隔断(3b)构成。5.如权利要求4所述的油箱口盖，其特征在于，所述第一层栅状冲击隔断(3a)包括间隔设置的多个第一隔断片(3a
’
)，其中所述多个第一隔断片(3a
’
)沿第一方向相对于所述防护基层(1)以第一倾角(A)倾斜；并且所述第二层栅状冲击隔断(3b)包括间隔设置的多个第二隔断片(3b
’
)，其中所述多个第二隔断片(3b
’
)沿与所述第一方向相反的第二方向相对于所述防护基层(1)以第二倾角(B)倾斜，由此所述第二层栅状冲击隔断(3b)...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁晨涛，徐培，蒋宝，王隽永，周松官，薄晓莉，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：