[發明專利]改良的復合材料

無效

• 申請號: 200980153903.0
• 申請日: 2009-12-21
• 公開（公告）號: CN102271904A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 約翰.考斯;菲利普.哈德利
• 申請（專利權）人: 赫克塞爾合成有限公司
• 主分類號: B32B5/26
• 分類號: B32B5/26;B32B5/28
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王國祥

技術領域

本發明涉及具有消音性質的可固化復合層壓材料的交通工具機身殼部件、形成這樣的復合層壓材料和成型的剛性固化層壓材料的方法。

背景技術

復合材料具有超出傳統結構材料的經文獻充分證明的(well-documented)優點，特別是在以極低的材料密度提供優越的機械性能方面。因此，這種材料的使用變得日益廣泛，它們的應用遍及“工業”和“運動休閑”至高性能航天部件。

預浸料，包括使用樹脂例如環氧樹脂浸漬的纖維排列的預浸料廣泛用于這種復合材料的生產。典型地，根據所需“疊鋪”多層這樣的預浸料，將得到的組合件或層壓材料置于模具中，以及典型地通過暴露于高溫進行固化，從而得到固化的復合層壓材料。

然而，這樣的復合材料，特別是薄的、低密度、高剛度復合材料，在涉及經過所述材料表面的流體(典型地為氣體)的通道的應用中具有共振振動的傾向。這種振動可以降低復合材料的使用壽命，并且也可以產生顯著量的噪聲，這在客機應用中是特別的問題。

在現代噴射動力的航空器中，在巡航過程中對客艙內噪聲主要起作用的因素是空氣以高速穿過機身所激發的湍流邊界層。表面上的壓力波動引發機身結構中的振動，這些振動轉換為機艙中的寬頻噪聲。

隨著復合材料在航空器結構中的使用增加，產生噪聲的問題隨之變得更加尖銳。存在多種處理該問題的方法，但是最常用的包括衰減所述振動，包括將振動能量轉化為熱量。

使復合材料減振的已知方法是將粘彈性層施用于即時形成的結構，使得在振動過程中該粘彈性層隨著復合材料結構變形。粘彈性層的粘性性質通過將振動轉化為熱量而耗散振動。該技術的發展包括將稱為約束層(constrained?layer)的剛性層置于粘彈性層的頂部。這具有以下效應，即粘彈性層在剪切中變形，增強其能量吸收能力。存在可商購的所謂的約束層阻尼產品，包括橡膠和鋁層。

US?2006/0208135包括將約束粘彈性層壓材料附接在結構部件上，該結構部件本身附接于復合材料。

然而，盡管約束層阻尼技術在減少噪聲方面非常有效，但是同時它們在復合材料的重量方面大大增加，這典型地包括當下面的復合材料的厚度僅為很少的幾毫米時重量加倍，這在客機中非常常見。同樣，施用層必須順應機身結構，這在高度彎曲或凸起的區域可能是不可行的。

已經試圖引入阻尼層作為復合材料結構的內部部件。US?5,487,928公開了纖維增強的層壓材料，該材料包括與粘彈性層交迭的結構層的交替層。

US?6,764,754提出了一種特別的交迭類型，該交迭類型包括產生包含多層阻尼層和多層結構層的交替堆疊體的可固化層壓材料。

然而，這樣的結構往往非常厚，因為與不存在阻尼層的結構相比，層的數目大和固化層壓材料的機械強度遠遠要小。

US?2008/0277057公開了使用由結構元件包圍的粘彈性阻尼元件替代結構機身的部件。

因此似乎所謂的消音的被動方法必須不可避免地包括顯著的重量增加，其中約束層阻尼是客機的唯一實用解決方案。

已經提出了更加精細的系統，包括壓電傳感器，該傳感器活化壓電觸發器(activator)，消除檢測到的振動。在航空器的某些局部區域這些系統可以是有效的，但是它們不適用于大面積的機身覆蓋，這是因為它們的成本和相關的支承電子設備以及未來的維護問題。

因此本領域需要更方便的消音方法，特別是對于在給已知方法中帶來顯著缺點的大面積的應用。

發明內容

第一方面，本發明涉及可固化復合層壓材料的交通工具機身殼部件(curable?laminate?vehicle?body?shell?component)，包括熱固性樹脂、至少三層纖維增強的結構層和至少一層阻尼層，其中結構層與阻尼層的數目比為至少3∶1，這使得，當通過暴露于高溫固化時，所述部件變為剛性機身殼。

已經發現提供由包括大多數結構層以及僅少數阻尼層的可固化層壓材料制得的機身殼提供了固化結構，該固化結構可以僅以小比例增加的重量具有與后固化(post-cure)約束層阻尼技術一樣好的消音性質。另外，可以覆蓋大范圍的機身殼裝置而不考慮它們的曲率，因為層壓材料是未固化的。此外，已知的與損害機械完整性相關的問題通過僅包含少數阻尼層而得以最小化或解決。

認為相鄰結構層的存在有效提供了阻尼層的約束層。因此可認為本發明將約束層阻尼方案結合到預固化層壓材料中，與之同時還包括所有上述的優點。