[发明专利]一种基于微纳米涂层的飞机机翼转捩延迟方法

摘要

本发明属于机械设计技术领域，具体为一种基于微纳米涂层的飞机机翼延迟转捩方法。本发明通过在飞机机翼表面装配微纳米涂层，利用其低表面能特性，使得飞机机翼在飞行时边界层转捩延迟，实现表面层流浸润面积增大、湍流区域减小的目的。本发明采用数值和实验的手段研究微纳米涂层对边界层流动的影响机理，建立涂层设计方法，制备合适的微纳米涂层装配于飞机机翼表面。本发明可以减小飞机机翼表面摩擦阻力，降低湍流激励噪声，推迟边界层转捩的发生，扩大层流区域；同时利用低表面能微纳米涂层在化学性能上突出的高度热稳定性和化学惰性，减小水滴对飞机机翼的附着力，获得自清洁和防冰等多种综合效果。

主权项

1.一种基于微纳米涂层的飞机机翼转捩延迟方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）低表面能微纳米涂层材料的设计研究多种低表面能微纳米涂层对附面层流动的影响，根据不同设计需求，采用数值和实验相结合的手段考察多种微纳米涂层材料的化学及力学性能，提取影响气动性能的涂层关键参数；综合分析影响气动性能的涂层各种关键参数，建立气动特性与微纳米涂层参数之间的对应关系；然后采用人工神经网络，建立微纳米涂层的反设计方法，设计出满足要求的微纳米涂层；其中，所述反设计方法，是直接根据给定的气动性能要求得到符合要求的微纳米涂料的相关制备参数；通过应用人工神经网络技术，当微纳米涂层反设计人工神经网络训练完成之后，在网络的输入端输入所要求的翼型/机翼气动性能参数，此时输出端的结果就是所需要的对应所要求的气动性能参数的飞机表面微纳米涂层的涂料参数，这些参数决定了微纳米涂层的性能；（2）低表面能微纳米涂层材料的制备所述的低表面能微纳米涂层材料，包含：（a）至少一种具有疏水特性的微纳结构复合微球，（b）至少一种涂膜接触角大于90度的基体树脂，（c）溶剂，（ d ）粉体，（e）助剂；以低表面能微纳米涂层材料的总量计，各组分重量配比为：微纳结构复合微球1‑90%，基体树脂10~99%，溶剂0~89%，粉体0~50%，助剂0~20%，总量满足100%；所述低表面能微纳米涂层材料，是将各组分原料通过简单物理混合方法、原位乳液聚合法、原位溶液聚合法、原位缩合聚合法、原位加成聚合法中的一种或几种，在0‑300℃反应10分钟‑100小时制备得到；所述的微纳结构复合微球，是通过化学键合作用、氢键作用、酸碱作用、正负电荷吸引作用将粒径为1‑500纳米的纳米微球吸附在粒径为1‑500微米的微米微球表面获得的纳米‑微米复合结构微球，纳米微球均匀吸附在微米微球表面，微纳结构复合微球表面具有疏水特性；所述的纳米微球和微米微球为有机聚合物微球或无机微球；（3）低表面能微纳米涂层的涂装采用喷涂、刷涂、辊涂、光刻、UV固化、蚀刻、3D打印、机械加工方法中的一种或几种，将上述低表面能微纳米涂层材料涂覆在飞机机翼表面，在0‑100℃干燥固化，获得具有沟槽结构、沟槽宽度为1微米‑1毫米、沟槽高度为1微米‑1毫米的低表面能微纳米涂层；（4）飞机机翼延迟转捩的试验验证将涂有低表面能微纳米涂层的飞机机翼风洞模型表面，采用风洞试验的手段，与原始飞机机翼风洞模型对比，验证所设计微纳米涂层的延迟转捩发生的效果。