形状记忆拉条制造技术

一种用于空气动力学拉条的多层构造，其包括具有突出的由一种材料组成的第一层（２０１）和由另一种材料组成的第二层（２０３），其中第一层材料具有形状记忆性，而第二层的材料呈现了粘结于表面（２０４）的能力的第二特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开的实施例主要涉及这样的领域，即用于提高飞机空气动力学性能的表面形状或者具有流动界面(flow interface)的表面的领域，并且更特别地，涉及使用形状记忆材料(shape memory materials)形成空气动力学拉条或要求高耐久力的其他高纵横比 (high-aspect-ratio)表面微观结构(microstructure)的实施例和制造方法。
技术介绍
在现代飞机中，通过提高空气动力学性能和降低结构重量来实现燃料效率的增加。使用微观结构的新发展已在降低阻力从而帮助降低燃油的使用中表现出重大希望，该微观结构如在空气动力学表面上的拉条。拉条具有各种形式，但是有利实施例可为脊状结构，其最小化飞机表面上的阻力。拉条可在飞机表面上的多个可出现湍流区域的区域中使用。拉条可限制边界层中引起接近表面的这些湍流区域中的大规模旋涡破裂的循环，从而降低阻力。在某些测试应用中，拉条为金字塔形或倒V字形形状的脊状体，其在空气动力学表面间隔开，从而在流体流动的方向上沿该表面延伸。拉条结构通常使用聚合材料，通常为热塑性塑料。然而，在实际使用中，例如在飞机的空气动力学表面上，聚合体相对柔软，并且因而降低该表面的耐久力。在手指压力下，具有聚合尖端的现有解决方案可轻易变形百分之几百，并且不可恢复。在飞机或其他交通工具的正常使用中这种结构是不理想的。另外， 通常要求飞机表面抵抗与各种化学制品的反应，所述化学制品包括Skydrol ——Solutia 公司生产的液压流体/液压油。在某些应用中，可使用抵抗尖端处产生的严重变形或从其恢复的弹性体来形成该拉条。然而，很多弹性体和其他聚合体不相容于Skydrol 或其他航空流体/液压油或溶剂。因此，用于商用飞机的拉条实用性将通过这样一种拉条结构来显著提高，即其提供了增强的耐久力和航空流体兼容性。
技术实现思路
例示性实施例提供这样的多层构造，即其具有第一层和第二层，其中第一层由具有拉条的材料组成，第一层材料呈现了形状记忆材料的第一特性，而第二材料由呈现了粘附于表面的能力的第二特性的材料组成。在例示性实施例中使用多层构造，其中拉条被实现在交通工具上，由于第一层的形状记忆性，该拉条具有长期的耐久性。在各种实施例中，空气动力学拉条阵列由多个记忆尖端通过以下方式产生，即层支撑处于预定间隔关系的形状记忆尖端且将形状记忆尖端粘结于交通工具表面。在例示性实施例中，形状记忆尖端由从以下材料组成的组中选择的材料形成，即铜-锌-铝-镍、 铜-铝-镍、镍-钛(NiTi)以及无镍、超弹性β钛合金(pseudo-elastic beta titanium alloy)。另外，支撑层可与尖端连续铸造作为表面层。可替换地，聚合体支撑层沉积在表面层上与尖端相反。沉积在聚合体支撑层上的粘合剂层形成多层嵌花，并且提供使得该嵌花粘接于交通工具表面的能力。在另一个例示性实施例中，支撑层是接合尖端的弹性体层，而金属箔和聚合体层被提供在弹性体层和粘合剂层中间。金属箔、聚合体层和粘合剂层可作为预制嵌花被提供。 对于使用弹性体层的例示性实施例而言，每个尖端都包含一个基底，而每个基底都可被嵌入到弹性体层中。在用于某些应用中的更大灵活性的实施例的一个方面，每个尖端均被纵向分段。例示性实施例提供这样的飞机结构，即其包括空气动力学拉条阵列，其具有多个纵向分段的形状记忆尖端，该尖端由从以下材料组成的组中选择的材料形成，即铜-锌-铝-镍、铜-铝-镍、镍-钛(NiTi)以及无镍、超弹性β钛合金或者形状记忆聚合体。从以下材料组成的组中选择的聚合体支撑层接合尖端，即聚亚安酯、硅树脂、环氧树脂、 聚硫化物、三元乙丙橡胶、氟硅氧烷和含氟弹性体，而从以下材料组成的组中选择的覆层叠覆于尖端和表面层，即铜-锌-铝-镍、铜-铝-镍、镍-钛(NiTi)、超弹性β钛合金、镍、 铬、金属合金、玻璃、陶瓷、碳化硅或氮化硅。沉积在聚合体支撑层上的粘合剂层形成多层嵌花，并且粘合剂层使得嵌花粘结于飞机的表面。公开的实施例以例示性方法制造，该方法包括通过形成具有与期望的拉条阵列对应的突出的主工具，并且由主工具形成补充工具。然后，使用电铸/电成型或其他期望的沉积技术将多个形状记忆尖端沉积在主工具中。然后，形状记忆尖端被从补充工具移除，并且粘结于空气动力学表面。在本方法的例示性方面，向形状记忆尖端的基底施加抵抗剂，用于分离形状记忆尖端以及蚀刻刚性尖端之后将抵抗剂移除。然后，铸造接合刚性尖端的弹性体层，并且向弹忆体层施加预制的嵌花，从而形成多层拉条阵列嵌花。在本方法的例示性实施例中，预制嵌花包含金属箔、聚合体支撑层和粘合剂层。可使用粘合剂衬里和蒙版(masking)来处理。然后，通过以下方法将拉条阵列粘附于空气动力学设施，即去除粘合剂衬里并将多层拉条阵列嵌花施加至空气动力学表面以及去除蒙版。在替换方法中，多个形状记忆尖端的铸造包括多个SMA尖端和作为覆层的中间表面层的铸造。然后，将弹性体层铸造在覆层上。替换实施例中的弹性体层也是形状记忆材料。而在另一种可替换方法中，第二 SMA被铸进覆层中。在本方法的其他方面，弹性体形状记忆材料或SMA的核心被铸造在工具中，移除SMA的覆层，然后，在核心上沉积刚性材料或无定形金属。在网处理的进一步替换方法中，补充工具是网工具，而在将形状记忆尖端沉积在网工具上以前，在网工具上溅射金属涂层。在本方法的一方面，在溅射的金属涂层上施加抵抗剂，并且通过在网工具内的溅射金属涂层上电铸形状记忆尖端而完成形状记忆尖端的沉积。用于产生飞机表面上的空气动力学拉条阵列的方法包括产生主工具和产生补充工具，这是通过在主工具上施压从而提供与拉条形状对应的凹槽而产生的。凹槽之间的间隔提供基本平坦的中间表面。从弹性体、形状记忆聚合体或形状记忆合金构成的组中选择的核心层被铸造到补充工具中，从而提供支撑层和尖端核心两者。与核心相反向表面层施加粘合剂层。增加可移除的粘合剂衬里用于处理。然后，核心层被从补充工具移除，并且从以下材料组成的组中选择的覆层沉积在核心层上从而形成尖端和表面层，所述材料为形状记忆合金、镍、铬、玻璃、陶瓷、碳化硅或氮化硅或无定形金属。然后移除粘合剂衬里，并且粘合剂层被粘结于飞机表面。12. —种拉条的阵列，其包含具有间隔开的拉条核心的核心层；以及沉积在所述核心层之上的覆层。13.根据权利要求12所述的拉条的阵列，其中所述核心层从弹性体材料和形状记忆合金(SMA)组成的组中选择。14.根据权利要求13所述的拉条的阵列，其中所述覆层包含形状记忆合金(SMA)。15.根据权利要求13所述的拉条的阵列，其中所述核心层为弹性体材料并且包含形状记忆材料。16.根据权利要求15所述的拉条的阵列，其中所述覆层包含从以下材料组成的组中选择的硬质层，即镍、铬、金属合金、玻璃、陶瓷、碳化硅或氮化硅。17.根据权利要求14所述的拉条的阵列，其中所述SMA从以下材料组成的组中选择，即铜-锌-铝-镍、铜-铝-镍、镍-钛(NiTi)以及无镍、超弹性β钛合金。18. —种飞机结构，其包含拉条的阵列，其具有多个纵向分段形状记忆尖端，所述尖端由以从下材料组成的组中选择的材料形成，即铜-锌-铝-镍、铜-铝-镍、镍-钛(NiTi)以及无镍、超弹性β钛合金或者形状记忆聚合体；聚合体支撑层本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于拉条阵列的多层构造，其包含：具有拉条的由一种材料构成的第一层，所述第一层的材料具有形状记忆性；第二层，其由呈现粘结于表面的能力的第二特性的材料构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·C·罗林，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：US