[发明专利]基于形状记忆聚合物的充气可展开机翼及其制作方法

权利要求书

1.一种基于形状记忆聚合物的充气可展开机翼，所述充气可展开机翼由机翼骨架(1)、封闭充气气囊(2)和柔性蒙皮(3)构成，封闭充气气囊(2)设置在骨架(1)内，柔性蒙皮(3)包覆在骨架(1)的外表面上，所述机翼骨架(1)由形状记忆聚合物制成；其特征在于：所述机翼骨架(1)由多个翼肋(1-1)和多个翼梁(1-2)构成，多个翼肋(1-1)是由几何形状由小逐渐变大的一组翼肋构成的，翼肋(1-1)是NACA翼形系列中的任意一种形状，多个翼梁(1-2)和多个翼肋(1-1)纵横交织固接在一起构成轮廓呈筒形的网状骨架。

2.根据权利要求1所述的基于形状记忆聚合物的充气可展开机翼，其特征在于：所述多个翼肋(1-1)的数量为八个，所述多个翼梁(1-2)的数量为四个。

3.根据权利要求1所述的基于形状记忆聚合物的充气可展开机翼，其特征在于：所述形状记忆聚合物是形状记忆聚氨酯树脂、聚氨酯类形状记忆聚合物、异氰酸酯类形状记忆聚合物、苯乙烯类形状记忆聚合物、环氧类的热塑性形状记忆聚合物或热固性形状记忆聚合物。

4.根据权利要求1所述的基于形状记忆聚合物的充气可展开机翼，其特征在于：所述柔性蒙皮(3)由硅橡胶制成。

5.一种权利要求1所述的基于形状记忆聚合物的充气可展开机翼的制作方法：其特征在于：所述方法是按照如下步骤实现的：

步骤A、制作机翼骨架(1)：

步骤A1、设计模具：按机翼骨架(1)上的翼肋(1-1)的数量和形状大小以及翼梁(1-2)的数量和形状制作一组模具；

步骤A2、将高分子聚合物和固化剂按质量比28∶(1～5)的比例均匀混合配制成形状记忆聚合物材料；将形状记忆聚合物材料和纤维增强材料均匀混合制成纤维增强形状记忆聚合物，纤维增强形状记忆聚合物的密度小于2g/cm²，形状记忆聚合物占纤维增强形状记忆聚合物质量的40～99％；将纤维增强形状记忆聚合物置于相应模具内，再用形状记忆聚合物材料将模具内的空隙灌满，即形成未固化的纤维增强形状记忆聚合物毛坯；

步骤A3、固化：将未固化的纤维增强形状记忆聚合物毛坯放置在加热箱 内加热，加热温度为70～80℃，加热时间为16～24小时；

步骤A4、将加热后固化的纤维增强形状记忆聚合物毛坯脱模即可得到相应的翼肋(1-1)或翼梁(1-2)；

步骤A5、将制作好的多个翼肋(1-1)和多个翼梁(1-2)进行连接固定即可得到机翼骨架(1)；

步骤B、将封闭充气气囊(2)放在机翼骨架(1)中的内腔中并固定，气囊大小形状与二维翼型形状相称，并将气囊与充气结构相连；

步骤C、将蒙皮覆盖在机翼上下表面上并固定，即制成基于形状记忆聚合物的充气可展开机翼。

6.根据权利要求5所述的基于形状记忆聚合物的充气可展开机翼的制作方法，其特征在于：在步骤A2中，所述纤维增强材料是石墨纤维、碳纤维、玻璃纤维、硼纤维、炭黑、石墨粉或碳纳米管。

7.根据权利要求5所述的基于形状记忆聚合物的充气可展开机翼的制作方法，其特征在于：在步骤A2中，形状记忆聚合物和固化剂的质量比为28∶3。

8.根据权利要求5所述的基于形状记忆聚合物的充气可展开机翼的制作方法，其特征在于：在步骤A3中，毛坯放置在加热箱内加热，加热温度为75℃，加热时间为20小时。

9.一种权利要求1所述的基于形状记忆聚合物的充气可展开机翼的制作方法：其特征在于：所述方法是按照如下步骤实现的：

步骤A、制作机翼骨架(1)：

步骤A1、设计模具：按机翼骨架(1)上的翼肋(1-1)的数量和形状大小以及翼梁(1-2)的数量和形状制作一组模具；

步骤A2、将高分子聚合物和固化剂按质量比28∶(1～5)的比例均匀混合配制成形状记忆聚合物材料；将形状记忆聚合物材料和纤维增强材料均匀混合制成纤维增强形状记忆聚合物，纤维增强形状记忆聚合物的密度小于2g/cm²，形状记忆聚合物占纤维增强形状记忆聚合物质量的40～99％；将纤维增强形状记忆聚合物置于相应模具内，再用形状记忆聚合物材料将模具内的空隙灌满，即形成未固化的纤维增强形状记忆聚合物毛坯；

步骤A3、固化：将未固化的纤维增强形状记忆聚合物毛坯进行固化：先 在75℃条件下保持60分钟，再提高到100℃条件下保温30分钟，然后在75℃条件下保持24小时；

步骤A4、将加热后固化的纤维增强形状记忆聚合物毛坯脱模即可得到相应的翼肋(1-1)或翼梁(1-2)；

步骤A5、将制作好的多个翼肋(1-1)和多个翼梁(1-2)进行连接固定即可得到机翼骨架(1)；

步骤B、将封闭充气气囊(2)放在机翼骨架(1)中的内腔中并固定，气囊大小形状与二维翼型形状相称，并将气囊与充气结构相连；

步骤C、将蒙皮覆盖在机翼上下表面上并固定，即制成基于形状记忆聚合物的充气可展开机翼。