[发明专利]一种耐高温复合材料弹翼及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐高温复合材料弹翼及其制备方法，其主要包含结构层、隔热层和抗烧蚀层三部分，除前缘、翼梢和后缘之外的表面存在隔热层；仅前缘、翼梢和后缘存在抗烧蚀层；其制备方法为：使用湿法预浸料机将邻苯二甲腈树脂与碳纤维织物、玻璃纤维织物、高硅氧织物等制成预浸料，使用搅拌釜将邻苯二甲腈树脂与高硅氧短切纤维制成预混料，先将下表面的隔热层手工铺贴到阴模中，然后铺贴结构层，再铺贴上表面的隔热层，最后手工铺撒抗烧蚀层，合上阳模后放置到压机上，加热加压将其整体固化成型。本发明的积极效果是：(1)耐高温；(2)强度高；(3)重量轻；(4)整体成型；(5)成本低。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种高速导弹用耐高温复合材料弹翼及其制备方法。

背景技术

弹翼在导弹飞行过程中承受气动载荷并提供升力，随着导弹速度的增加，气动加热效应越来越剧烈，当导弹飞行速度达到2马赫时，前缘驻点温度达到100℃，3马赫时350℃，5马赫时1000℃以上。目前弹翼主要有合金钢、钛合金、铝合金、钢骨架加复合材料蒙皮等结构形式，合金钢结构重量大，钛合金价格高，成型困难，在超过500℃时，其表面也需要增加非金属材料来隔热，铝合金在超过300℃时力学性能急剧降低，钢骨架加复合材料蒙皮结构装配困难。近年来有不少关于耐高温复合材料弹翼的研究，但发现有的复合材料力学性能较好，但不抗烧蚀，比如聚酰亚胺树脂基复合材料，Tg接近500℃，但其不耐烧蚀，价格也比较昂贵，有的复合材料抗烧蚀，但力学性能不够，比如酚醛树脂基复合材料，也有将两者结合起来，表面用抗烧蚀的酚醛树脂，里面用高温力学性能好的聚酰亚胺树脂，但又存在两者粘接界面问题。因此迫切需要一种耐高温复合材料弹翼，既能满足高温时的承载要求，又成型简单，重量轻，且成本低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐高温复合材料弹翼及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种耐高温复合材料弹翼，其主要包含结构层、隔热层和抗烧蚀层三部分，除前缘、翼梢和后缘之外的表面存在隔热层；仅前缘、翼梢和后缘存在抗烧蚀层。

结构层为碳纤维织物或玻璃纤维织物/邻苯二甲腈树脂预浸料。

隔热层为高硅氧纤维织物或玻璃纤维织物/邻苯二甲腈树脂预浸料。

抗烧蚀层为高硅氧短切纤维/邻苯二甲腈树脂预混料。

所述的弹翼的结构层、隔热层和抗烧蚀层所用的树脂相同，均为邻苯二甲腈等含有CN三键的树脂体系，该树脂高温力学性能良好，Tg≥350℃，抗烧蚀性能优异，线烧蚀率为0.083mm/s(酚醛树脂约为0.1mm/s)，900℃烧蚀时残碳率≥70％，隔热性能也较好，热导率为0.4W/m·K。

所述的隔热层的预浸料中添加玻璃微珠、酚醛微球等空心填料，使隔热层的热导率≤0.5W/m·K，且隔热层厚度≥0.5mm。

所述的抗烧蚀层厚度≥10mm。

一种耐高温复合材料弹翼的制备方法，使用湿法预浸料机将邻苯二甲腈树脂与碳纤维织物，玻璃纤维织物，高硅氧织物等制成预浸料，使用搅拌釜将邻苯二甲腈树脂与高硅氧短切纤维制成预混料，先将下表面的隔热层手工铺贴到阴模中，然后铺贴结构层，再铺贴上表面的隔热层，最后手工铺撒抗烧蚀层，合上阳模后放置到压机上，加热加压将其整体固化成型。

成型模具由阴模、阳模、顶模块和限位块四部分组成。

前缘、翼梢和后缘直接模压成型到规定尺寸，翼根区域需要预留至少10mm余量，成型后机加到规定尺寸。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

(1)耐高温；

(2)强度高；

(3)重量轻；