一种多功能蒙皮结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种多功能蒙皮结构，涉及航空制造技术领域，能够具备闪电防护和电加热防除冰功能，制备方法简单，不需要多次进热压罐，成本低；该结构为层状结构，所述层状结构依次包括导电层、第一绝缘层、加热层、第二绝缘层和承载层；所述导电层用于提供闪电通路；所述第一绝缘层和所述第二绝缘层用于对所述加热层进行定位，且保护所述承载层不发生异电位腐蚀；所述加热层用于电加热防除冰；所述承载层用于为其他层提供承载功能。本实用新型专利技术提供的技术方案适用于航空制造的过程中。的技术方案适用于航空制造的过程中。的技术方案适用于航空制造的过程中。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能蒙皮结构


[0001]本技术涉及航空制造
，尤其涉及一种多功能蒙皮结构。

技术介绍

[0002]当飞机以小于某一临界马赫数的亚音速在结冰气象条件下飞行时，一些部件的迎风表面如机翼缝翼，会因大气中的过冷水滴撞击、积聚而结冰，会显著影响飞机的气动外形，导致气动性能恶化、操控性能与稳定性降低。发动机短舱前缘的径向截面与机翼缝翼具有近似的气动外形，进气道结冰会导致发动机推力降低，而且当进气道内冰层脱落随气流进入发动机内部，会打伤高速旋转的叶片，甚至导致发动机破坏，因此也需要进行结冰防护。
[0003]结冰防护有多种方法，如：加入超疏水材料(CN206636710U)、碳纳米管(CN110744833A)或微观纤维结构(CN206602672U)等，其中把电加热层埋入防护区域表面的电加热防除冰加热效率高、覆盖范围广；同时相比金属结构，飞机结构上复合材料的大量使用可以大大降低燃油消耗，但是机翼缝翼和短舱前缘属于遭受初始雷电附着的高概率表面，复合材料本身是高阻抗材料，闪电电流流经复合材料结构时会引起高的电压降，造成复合材料结构击穿，导致严重威胁飞行安全，因此还需要具备闪电防护功能。
[0004]多功能蒙皮结构的制造难点在于电加热层、闪电防护层和复合材料层的集成和一体化制造。制造过程中电加热层一般采用金属热喷涂工艺制造，是将熔融的金属以高速粒子流的方式喷在基材表面以产生覆层，热喷涂的喷嘴出口温度(约3000℃)和粒子速度(500m/s
‑
2100m/s)很高，喷涂到基材表面视距离和参数不同，由于热固性复合材料的树脂软化温度为180℃左右，热固性预浸料的使用温度为80℃左右，喷涂过程中喷涂高温和高冲击易造成复合材料预浸料中树脂的提前固化和变形，目前解决方法有两类。
[0005]第一类方法是对固化后的复合材料预浸渍纤维表面进行喷涂，再与承载的复合材料结构机械连接在一起。这类解决方法大大增加了装配工作量和重量，需要多次固化，成本较高，同时降低了表面加热区域的连续性。第二类方法是复合材料选用耐高温热塑性复合材料，如聚醚醚酮PEEK、聚酰亚胺PI和聚醚酰亚胺PEI(专利FR2939767)。因PEEK树脂熔融温度340℃，PEI熔融温度220℃，PI熔点334℃，热塑性预浸料的使用温度为120℃左右，因此这种方法对热喷涂的参数区间要求很高，且加热层结合强度较低。
[0006]因此，有必要研究一种多功能蒙皮结构及其制备方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本技术提供了一种多功能蒙皮结构及其制备方法，能够具备闪电防护和电加热防除冰功能，制备方法简单，不需要多次进热压罐，成本低。
[0008]一方面，本技术提供一种用于制备飞机缝翼或短舱前缘结构的多功能蒙皮结构，其特征在于，所述蒙皮结构为层状结构，所述层状结构依次包括导电层、第一绝缘层、加
热层、第二绝缘层和承载层；
[0009]所述导电层用于提供闪电通路；
[0010]所述第一绝缘层和所述第二绝缘层用于对所述加热层进行定位，且保护所述承载层不发生异电位腐蚀；
[0011]所述加热层用于电加热防除冰；
[0012]所述承载层用于为其他层提供承载功能。
[0013]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述导电层为网状结构或回路结构。
[0014]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述导电层为金属丝网或导电聚合物网状材料。
[0015]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述导电层的厚度为0.1～0.2mm，面密度范围为107g/m2～190g/m2。
[0016]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一绝缘层和/或所述第二绝缘层的材质为玻璃纤维织物、干纤维或其他软化温度不低于1600℃的绝缘材料；所述第一绝缘层厚度在0.5mm以内，所述第二绝缘层厚度大于所述第一绝缘层的厚度。
[0017]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述加热层为铜基或镍基材料。
[0018]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述承载层的材料为纤维织物或干纤维，厚度大于1.5mm。
[0019]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述加热层的厚度小于0.1mm。
[0020]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述蒙皮结构为平面结构、弯折结构和弧形结构中的任意一种或两种及以上结构的组合结构。
[0021]另一方面，本技术提供一种多功能蒙皮结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备如上任一所述的蒙皮结构；
[0022]所述制备方法的步骤包括：
[0023]S1、以铺贴的方式制备第二绝缘层；
[0024]S2、在所述第二绝缘层表面用热喷涂的方式制备加热层，得到第一中间体；
[0025]S3、在模具中以铺贴的方式制备承载层；
[0026]S4、将所述第一中间体转移至所述承载层上；
[0027]S5、在所述加热层的表面以铺贴的方式制备第一绝缘层；
[0028]S6、在所述第一绝缘层表面铺设导电层，得到预成型体；
[0029]S7、在真空环境下给预成型体注射树脂，冷却定型后脱模，得到具有所需形状的蒙皮结构。
[0030]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S7的内容包括：给预成型体打袋并抽真空，树脂从袋体顶端注入。
[0031]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述树脂为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂和双马来酰亚胺树脂中的任意一种。
[0032]再一方面，本技术提供一种飞机缝翼，其特征在于，所述飞机缝翼采用如上任一所述的蒙皮结构制成。
[0033]还一方面，本技术提供一种飞机短舱前缘结构，其特征在于，所述飞机短舱前缘结构部分或全部采用如上任一所述的蒙皮结构制成。
[0034]与现有技术相比，本技术可以获得包括以下技术效果：大大减轻热喷涂制备金属层对复合材料中树脂的热影响，扩大了复合材料的使用种类和喷涂参数的区间；具备闪电防护和电加热功能；集成度高，减轻整体重量；制备方法简单，不需要多次进热压罐，成本低。
[0035]当然，实施本技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
[0036]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0037]图1是本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能蒙皮结构，用于制备飞机缝翼或短舱前缘结构，其特征在于，所述蒙皮结构为一体化式层状结构，所述层状结构依次包括导电层、第一绝缘层、加热层、第二绝缘层和承载层；所述第一绝缘层和/或所述第二绝缘层的材质为玻璃纤维织物、干纤维或其他软化温度不低于1600℃的绝缘材料；所述第一绝缘层厚度在0.5mm以内，所述第二绝缘层厚度大于所述第一绝缘层的厚度。2.根据权利要求1所述的多功能蒙皮结构，其特征在于，所述导电层为网状结构或回路结构。3.根据权利要求2所述的多功能蒙皮结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：段沐枫，王岩，潘冬乐，徐吉峰，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心，
类型：新型
国别省市：