[发明专利]一种轻质高强度耐高温腹鳍及成型方法

说明书

本发明公开了一种轻质高强度耐高温腹鳍及成型方法，腹鳍包括蒙皮、夹芯、前连接头、后连接头、防热层。腹鳍为采用碳布/双马复合材料蒙皮、PMI泡沫夹芯、铝合金接头的泡沫夹层结构，具有高强轻质的优点；借助碳布/双马复合材料、PMI泡沫夹芯的耐温性，同时通过在前缘热严酷部位增加玻璃布的方式，使腹鳍具有耐高温的优点；通过采用RTM整体固化成型，通过设计前端固连，后端简支的安装结构，具有快速安装和拆卸的优点。本发明的腹鳍具有轻质高强耐高温以及低成本、快速制备、快速安装和拆卸的优点，特别适用于对轻质化要求高的耐高温翼面结构。

技术领域

本发明属于飞行器翼面结构设计技术领域，具体涉及一种轻质高强度耐高温腹鳍及成型方法。

背景技术

腹鳍是飞行器翼面的一种，是重要的气动结构件，位于飞行器尾部，侧滑时起增加飞行器航向稳定性、保持平衡的作用。腹鳍一方面需要有足够的强度和刚度，满足承载的功能；另一方面，随着飞行器飞行速度提高、轻质要求提升，对翼面结构的轻质耐温提出更高的要求。

翼面结构沿着轻质高强度耐高温的方向发展，翼面发展大致经历了实心板式翼面、整体夹芯式舵翼面、蒙皮骨架式舵翼面和夹层结构舵翼面四个阶段。

发明内容

本发明提供一种轻质高强度耐高温腹鳍及成型方法，具有低密度、高强度、耐高温、结构简单、制备周期短、成本低的优点，使腹鳍能够更好满足飞行器对腹鳍的使用要求。

一种轻质高强度耐高温腹鳍及成型方法，采用泡沫夹层复合材料结构，包括蒙皮、夹芯、前连接头、后连接头和玻璃布，其特征在于：

蒙皮选用碳布/双马复合材料，完全包裹在夹芯、前连接头、后连接头、玻璃钢的外表面，提供腹鳍所需的力学性能，是腹鳍的主要承力构件，同时满足腹鳍的耐温性能要求；

夹芯采用PMI泡沫材料，全尺寸填充于夹层内部，并与金属连接头嵌套配合。夹芯一方面作为结构单元，提升整体刚度、结构稳定性，传递接头的载荷；另一方面作为芯模，便于蒙皮碳布的铺层和固化过程中尺寸的稳定性；并且满足腹鳍的耐温性能要求；

前接头和后接头采用铝合金材料，为腹鳍与飞行器的机械安装接口。前接头和后接头设计为薄壳结构，插入到泡沫夹芯中，并与蒙皮设计较大的接触面积，通过与泡沫的嵌入结构和蒙皮的粘接面实现载荷传递；

为提升热环境严酷的腹鳍前缘耐温性，在腹鳍前缘的蒙皮和夹芯之间增加无碱玻璃布。

进一步地，所述蒙皮与前接头、后接头和夹芯界面层之间增加胶膜层，提升不同材料之间的热匹配性能。

进一步地，在所述腹鳍前缘的蒙皮和夹芯之间增加的无碱玻璃布通过铺层在夹芯上，浸渍双马树脂后高温固化成型，玻璃布铺层厚度为1～3mm，可有效提升腹鳍前缘的耐温性能。

进一步地，所述蒙皮采用T300碳布铺层设计，交叉铺层，在边缘处允许搭接，蒙皮厚度为1～3mm，根弦搭接蒙皮厚度为2～6mm。

进一步地，所述腹鳍通过前接头的4个光孔和后接头的倒勾结构实现与飞行器的机械安装，前端固连，后端简支的方式具有快速安装和拆卸的优点。

更进一步地，所述腹鳍采用树脂传递模塑成型(RTM)工艺整体制备，通过将加工后的夹芯、前接头和后接头嵌套到位后，在外表面铺层碳布后将产品放入模具中注塑树脂高温固化成型，具体如下：

(a)夹芯加工:用PMI泡沫加工成整体实心结构；

(b)前连接头和后连接头机械加工成型；

(c)前连接头和后连接头与夹芯嵌套组合通过树脂胶结成结构单元；

(d)在夹芯前缘铺层玻璃布；

(e)在外表面铺层碳布后将产品放入模具中注塑树脂高温固化成型。