[发明专利]一种具有除冰功能的翼型前缘及翼型前缘的制备方法

说明书

本发明涉及一种具有除冰功能的翼型前缘及翼型前缘的制备方法。该翼型前缘包括：内层蒙皮、复合材料层和外层蒙皮；所述外层蒙皮和所述内层蒙皮为大小相同的矩形金属面板，所述外层蒙皮和所述内层蒙皮之间为所述复合材料层，所述外层蒙皮和所述复合材料层之间烧结一层导热导电墨水，并在所述内层蒙皮中与所述复合材料层不接触的表面上排布压电振子。本发明的翼型前缘可以提高除冰效果。

技术领域

本发明涉及机翼前缘设计领域，特别是涉及一种具有除冰功能的翼型前缘及翼型前缘的制备方法。

背景技术

翼型前缘包括机翼前缘及尾翼前缘，它们的主要功能包括产生升力、操纵方向和维持飞机的平衡。飞机在某些飞行条件下，作为迎风部件表面的翼型前缘会不可避免地受到两种最致命的威胁：一是高空飞鸟的撞击，二是云层中过冷水滴撞击所产生的结冰。鸟撞产生的变形及冰层的覆盖均会破坏翼面的流型进而引起翼型表面气流的分离，造成飞机气动和操纵性能的下降，因此飞机的防鸟撞及除防冰问题一直是颇受关注的世界性难题。传统的单一金属层翼型前缘及热空气除防冰显然已经不能满足人们对飞机安全裕度的要求。目前，解决上述鸟撞及结冰问题的飞机翼型前缘结构主要有以下几种：

(1)通过将热气防除冰系统与超声波高频振荡辅助装置相结合，实现热除冰与超声波除冰的双重保障。该结构的缺点是除冰装置过于复杂且超声振动的频率越高时产生的切向应力越小。

(2)通过在目标结构上粘贴固定压电振子并施加一定电压驱动信号，进而激励整个机翼前缘蒙皮振动，达到除冰目的。激励压电振子产生面内或面外行波除去冰层。该结构的缺点是仅仅采用压电片的振动激励机翼前缘蒙皮振动除冰，而不是通过压电片与飞机机翼自身模态形成共振状态，产生相应的切向应力除冰。

(3)通过采用纤维增强环氧树脂基复合材料与钛合金或铝合金制造翼型前缘。该结构的缺点是抗疲劳性能和温度适应性不能满足未来高超音速飞机等的发展需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有除冰功能的翼型前缘及翼型前缘的制备方法，以提高翼型前缘的除冰效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种具有除冰功能的翼型前缘，包括：内层蒙皮、复合材料层和外层蒙皮；所述外层蒙皮和所述内层蒙皮为大小相同的矩形金属面板，所述外层蒙皮和所述内层蒙皮之间为所述复合材料层，所述外层蒙皮和所述复合材料层之间烧结一层导热导电墨水，并在所述内层蒙皮中与所述复合材料层不接触的表面上排布压电振子。

可选的，所述复合材料层为聚醚醚酮树脂中掺杂石墨烯的复合材料制成。

可选的，所述复合材料层包括：聚醚醚酮材料层和多层PEEK/Cf预浸料层。

可选的，所述复合材料层包括多层玻璃纤维增强环氧树脂基预浸料层。

可选的，所述压电振子以平行于所述内层蒙皮长边的方式规则排列在所述内层蒙皮的表面。

可选的，所述导热导电墨水为铜系导热导电墨水。

本发明还提供一种翼型前缘的制备方法，包括：

裁制两块相同大小的矩形金属面板分别作为内层蒙皮和外层蒙皮；

在所述外层蒙皮上涂覆一层导热导电墨水；

在所述导热导电墨水部分溶剂挥发后，铺设复合材料层；所述复合材料层为聚醚醚酮树脂中掺杂石墨烯的复合材料制成；

在所述复合材料层上覆盖所述内层蒙皮，制成翼型前缘；

将所述翼型前缘在真空环境下，上模下行，并加热至所需温度，保温保压至导热导电墨水烧结以及复合材料层固化成型后，随炉保压冷却，冷却后上模上行，取出所述翼型前缘；

在所述翼型前缘的内层蒙皮上排布压电振子，并进行固定。