基于碳泡沫材料的机体前缘结构及其制备方法、飞行器技术

本公开提供了一种基于碳泡沫材料的机体前缘结构及其制备方法、飞行器。该基于碳泡沫材料的机体前缘结构包括蒙皮件、导热件、封装件和散热件。蒙皮件构成机体前缘结构的轮廓，形成容纳空间；导热件由碳泡沫材料构成，贴合蒙皮件的内壁面上，填充在容纳空间中；封装件贴合在导热件上，封闭容纳空间相对机体前缘结构的开口；散热件位于蒙皮件和封装件之间的容纳空间中，并穿设在导热件中，用于引入高温气体，使得高温气体在流经导热件时，将热量经导热件传递到蒙皮件的外表面上。基于碳泡沫材料的导热件的机体前缘结构，可以有效提高来自高温气体的热量在结构上的传导效率，显著提高热能利用率，同时结构简单且便于制造，系统可靠通用。通用。通用。

【技术实现步骤摘要】
基于碳泡沫材料的机体前缘结构及其制备方法、飞行器


[0001]本公开涉及航空航天
和飞行器结构
，尤其涉及一种基于碳泡沫材料的机体前缘结构及其制备方法、飞行器。

技术介绍

[0002]为了应对特定气象条件下飞机表面结冰问题，现代飞机均在机体易结冰区域(如机体前缘)设置防冰、除冰系统。例如，喷气式飞机采用最多的防冰方式是将从发动机引出的热空气导流到防冰表面，并将热能传递给防冰表面，使其融冰除冰。此外，针对机体前缘结构的防冰，通常直接将热空气引入到前缘内部空腔内，使其在该前缘内部空腔的通道内流动实现对流换热，从而加热蒙皮结构，但这种设计方案仍存在防结冰性能低下且热能利用率低等诸多不足。

技术实现思路

[0003](一)要解决的技术问题
[0004]为解决现有技术中现代飞机的机体前缘结构的防冰设计存在的上述技术问题至少之一，本公开提供了一种基于碳泡沫材料的机体前缘结构及其制备方法、飞行器。
[0005](二)技术方案
[0006]本公开的一个方面提供了一种基于碳泡沫材料的机体前缘结构，其中，包括蒙皮件、导热件、封装件和散热件。蒙皮件构成机体前缘结构的轮廓，形成容纳空间；导热件由碳泡沫材料构成，贴合蒙皮件的内壁面上，填充在容纳空间中；封装件贴合在导热件上，封闭容纳空间相对机体前缘结构的开口；散热件位于蒙皮件和封装件之间的容纳空间中，并穿设在导热件中，用于引入高温气体，使得高温气体在流经导热件时，将热量经导热件传递到蒙皮件的外表面上。
[0007]根据本公开的实施例，蒙皮件为沿其厚度方向上导热的刚性层合板，用于承受气动载荷。
[0008]根据本公开的实施例，层合板的制备材料包括：高导热碳纤维增强树脂基复合材料。
[0009]根据本公开的实施例，导热件由高导热碳泡沫材料构成，高导热碳泡沫材料满足以下性能要求：密度为0.20
‑
0.85g/cm3，常温热导率为40
‑
180W/(m
·
K)，杨氏模量为100
‑
400MPa，压缩强度为0.95
‑
4.1MPa；其中，高导热碳泡沫材料包括：沥青基石墨化碳泡沫。
[0010]根据本公开的实施例，封装件包括隔热层和封装层。隔热层贴合在导热件的后端面上；封装层覆盖于隔热层的后端面上，封闭容纳空间相对机体前缘结构的开口。
[0011]根据本公开的实施例，隔热层由高隔热碳泡沫材料构成，高隔热碳泡沫材料满足以下性能要求：密度为0.02
‑
0.145g/cm3，常温热导率为0.04
‑
0.08W/(m
·
K)，杨氏模量为100
‑
120MPa，压缩强度为0.3
‑
0.7MPa；其中，高隔热碳泡沫材料包括：树脂基碳泡沫。
[0012]根据本公开的实施例，高隔热碳泡沫材料的隔热层通过耐温酚醛树脂胶粘剂粘贴
于高导热碳泡沫材料的导热件的后端面上完成贴合。
[0013]根据本公开的实施例，封装层为低导热玻璃纤维增强树脂基复合材料层合结构。
[0014]根据本公开的实施例，散热件包括至少一个来流管道和至少一个回流管道。至少一个来流管道中每个来流管道在机体前缘结构相对机体较近的一端引入高温气体进入散热件；至少一个回流管道中每个回流管道在机体前缘结构相对机体较远的一端与至少一个来流管道中对应的一个来流管道连通，引出经过导热件的高温气体。
[0015]根据本公开的实施例，蒙皮件、导热件和封装件采用共固化方式构成一体胶接结构。
[0016]本公开的另一个方面提供了一种上述的基于碳泡沫材料的机体前缘结构的制备方法，其中，包括：形成具有容纳空间并构成机体前缘结构的轮廓的蒙皮件；在蒙皮件的容纳空间中形成导热件和封装件，其中，导热件由碳泡沫材料构成；以及对蒙皮件、导热件和封装件构成的结构体执行成型工艺，以构成基于碳泡沫材料的机体前缘结构。
[0017]本公开的另一个方面提供了一种飞行器，其中，包括上述的基于碳泡沫材料的机体前缘结构。
[0018](三)有益效果
[0019]本公开提供了一种基于碳泡沫材料的机体前缘结构及其制备方法、飞行器。该基于碳泡沫材料的机体前缘结构包括蒙皮件、导热件、封装件和散热件。蒙皮件构成机体前缘结构的轮廓，形成容纳空间；导热件由碳泡沫材料构成，贴合蒙皮件的内壁面上，填充在容纳空间中；封装件贴合在导热件上，封闭容纳空间相对机体前缘结构的开口；散热件位于蒙皮件和封装件之间的容纳空间中，并穿设在导热件中，用于引入高温气体，使得高温气体在流经导热件时，将热量经导热件传递到蒙皮件的外表面上。基于碳泡沫材料的导热件的机体前缘结构，可以有效提高来自高温气体的热量在结构上的传导效率，显著提高热能利用率，同时结构简单且便于制造，系统可靠通用。
附图说明
[0020]图1示意性示出了根据本公开实施例的基于碳泡沫材料的机体前缘结构的结构组成剖面图；
[0021]图2示意性示出了根据本公开实施例的基于碳泡沫材料的基体牵引结构的散热件104的结构原理图；以及
[0022]图3示意性示出了根据本公开实施例的基于碳泡沫材料的基体牵引结构的制备方法的流程图。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。
[0024]需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属
中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
[0025]还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
[0026]并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
[0027]再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
[0028]说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序或是制造方法上的顺序，这些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
[0029]本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把他们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碳泡沫材料的机体前缘结构，其中，包括：蒙皮件，构成所述机体前缘结构的轮廓，形成容纳空间；导热件，由碳泡沫材料构成，贴合所述蒙皮件的内壁面上，填充在所述容纳空间中；封装件，贴合在所述导热件上，封闭所述容纳空间相对所述机体前缘结构的开口；散热件，位于所述蒙皮件和所述封装件之间的所述容纳空间中，并穿设在所述导热件中，用于引入高温气体，使得所述高温气体在流经所述导热件时，将热量经导热件传递到所述蒙皮件的外表面上。2.根据权利要求1所述的基于碳泡沫材料的机体前缘结构，其中，所述蒙皮件为沿其厚度方向上导热的刚性层合板，用于承受气动载荷。3.根据权利要求2所述的基于碳泡沫材料的机体前缘结构，其中，所述层合板的制备材料包括：高导热碳纤维增强树脂基复合材料。4.根据权利要求1所述的基于碳泡沫材料的机体前缘结构，其中，所述导热件由高导热碳泡沫材料构成，所述高导热碳泡沫材料满足以下性能要求：密度为0.20
‑
0.85g/cm3，常温热导率为40
‑
180W/(m
·
K)，杨氏模量为100
‑
400MPa，压缩强度为0.95
‑
4.1MPa；其中，所述高导热碳泡沫材料包括：沥青基石墨化碳泡沫。5.根据权利要求1所述的基于碳泡沫材料的机体前缘结构，其中，所述封装件包括：隔热层，贴合在所述导热件的后端面上；封装层，覆盖于所述隔热层的后端面上，封闭所述容纳空间相对所述机体前缘结构的开口。6.根据权利要求5所述的基于碳泡沫材料的机体前缘结构，其中，所述隔热层由高隔热碳泡沫材料构成，所述高隔热碳泡沫材料满足以下性能要求：密度为0.02
‑
0.145g/cm3，常温热导率为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：范景峰，徐云研，庄淇凯，岳沛杰，余娜，程小全，
申请(专利权)人：北京羲复新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：