[发明专利]限制裂缝在一个方向上扩散的由加强复合材料制成的壁

说明书

技术领域

本发明涉及一种由加强复合材料制成的壁，用以限制裂缝在给定方向上的扩散。

背景技术

为了限制飞行器中噪音干扰的影响，已开发出减少噪音的技术，尤其通过在某些壁安置面板或涂层来吸收一些声能，尤其是利用亥姆霍兹共振器的原理。

这种类型的面板从外向内包括多孔阻音层、至少一个蜂窝结构以及反射壁或非渗透壁。作为选择，所述面板可包括多个叠加的蜂窝结构，其间设置有多孔阻音层。所述蜂窝结构的蜂窝的尺寸被设置为确保最佳的消音处理。

所述“层”是指可能具有或不具有相同特性的一层或多层。

根据一种实施方式，所述蜂窝结构表现为由复合材料制成的一个或多个蜂窝的形式。

所述反射壁可由复合材料制成并通过覆盖嵌入树脂基体的纤维来获得。

阻音结构是一种起到散逸作用的多孔结构，其将穿过其中的声波的部分声能转化为热能。阻音结构包括能够允许声波通过的开口区域，以及不允许声波通过但被设计为确保所述层的机械强度的封闭区域或实心区域。这种阻音层的特点尤其在于具有基本上随发动机、制成所述层的组件来变化的开口表面率。

通常，阻音结构包括至少一个多孔层和至少一个加强结构。

所述多孔层必须能够使得消音处理是线性的且使声波进入由蜂窝结构形成的亥姆霍兹蜂窝中。

根据一种实施方式，所述多孔层为金属织物，尤其是金属丝网，具有直径接近0.1mm的金属丝。

根据一个优点，这种金属织物是清除闪电的良好导体。

根据一种限制，这种与空气流接触的金属丝网必须没有生成过多的突起，从而金属丝的直径被限定为小于0.1mm或0.2mm。超出这个值，金属丝网的金属线将会产生抑制空气动力学的突起。

根据一个重点，金属丝网的部分表面粘接到阻音结构的其他层。

所述加强结构表现为由复合材料或金属材料制成的面板形式，其上形成有较大或较小截面的开口。根据一种实施方式，所述加强结构表现为具有圆形、椭圆形穿孔的薄板形式。

根据现有技术，所述多孔层和所述加强结构彼此独立地制成，并通过胶水简单连接而挤压彼此。

在声学上，所述消音处理面板的性能正在改进。它们相对于特定的压力来说是非常牢固的，这些压力例如是横向方向(垂直于所述层的方向)上的压缩力和纵向方向(包含在所述层的平面内的方向)上的拉伸应力。然而，这些面板是不可靠的且可能在受到冲击时破裂。最后，裂缝可能沿着不受控的路径从局部损坏区域扩散开来。

因此，在正常使用条件下，所述消音处理面板是令人满意的。但在发生意外的情况下，如果连接有消音面板的飞行器的结构趋于变形，面板所承受的压力可能导致裂隙或裂缝出现，如果负荷足够严重，裂缝可能扩散，由此导致面板破裂成数块。虽然在那种情况下消音处理变得次要，但是对于飞行器结构来说，尽可能少的破坏仍然是重要的，从而允许飞行器到达其最终目的地。

这个问题可被推广到由复合材料制成的飞行器的所有壁，例如那些形成机身的壁。对于消音处理面板，限定裂缝在给定方向上的扩散是重要的，以使得飞行器的结构尽可能少的损坏以允许飞行器继续其飞行任务。

按照一个更具体的问题，飞行器的由复合材料制成的部件在横向平面上具有封闭周界的截面，例如机身的一部分、用于进气口的消音面板或一部分机翼，这些部件具有轨道加强的结构来限制裂缝在垂直于横向平面的方向上扩散。但是，这些由复合材料制成的部件具有较低阻力来限制裂缝在横向平面内扩散的风险，进而裂缝可能延伸覆盖整个周围。

文献US2005/0112348提出了一种加强面板的方案，包括在面板表面上粘附突起的条带。这些条带可包括非金属的加强纤维。由于具有突起的元件，这种面板可能不被用于接触空气动力流的应用中。此外，非金属纤维不能限制裂缝的扩散，因为它们与制成面板的纤维层“破裂”得一样多。

发明内容

因此，本发明的目的在于解决现有技术中的缺点，提出一种由加强复合材料制成的壁，用以限制裂缝在给定方向上的扩散而不会过多影响飞行器的机载质量。

为此，本发明涉及的由复合材料制成的壁包括至少两层嵌入树脂基体的纤维，裂缝能够在所述壁上沿扩展方向扩散，其特征在于，所述壁包括至少一个细长的金属加强件，其布置在与扩展方向相割的方向上且插入在所述壁的两层纤维层之间。

有利地，所述加强件由具有高于所述纤维层50％的断裂伸长率的材料制成。由于金属的可塑特性，金属加强件能够在破裂之前比纤维更易变形。