[發(fā)明專利]用于飛機(jī)機(jī)身的蒙皮板

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010146337.5
• 申請日: 2010-04-13
• 公開（公告）號: CN101863307A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·諾曼;F·A·博尼拉
• 申請（專利權(quán)）人: 阿勒里斯鋁業(yè)科布倫茨有限公司
• 主分類號: B64C3/26
• 分類號: B64C3/26;C22C21/06
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 劉丹妮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于飛機(jī)機(jī)身的蒙皮板，該蒙皮板包括與金屬加強元件相鄰接的聚合物基、碳纖維增強的蒙皮構(gòu)件的蒙皮結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

如將從以下說明中理解的，除非另作說明，鋁合金名稱和狀態(tài)名稱是指由鋁業(yè)協(xié)會于2009年頒布的鋁標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)及登記備案中的鋁業(yè)協(xié)會名稱。

關(guān)于任何對合金組成或優(yōu)選合金組成的說明，提到百分比時都是指重量百分比，除非另作說明。

由于復(fù)合材料的一些性質(zhì)(特別是其它性質(zhì)中的重量輕、強度高和剛性、耐腐蝕性和阻尼特性)，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在航空航天業(yè)中的應(yīng)用已變得越來越普遍。目前，復(fù)合材料被考慮并且被用于機(jī)翼、水平和垂直穩(wěn)定器、前端和后端的錐體以及其它的飛機(jī)結(jié)構(gòu)元件。然而，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也有各種缺點，并且在實踐中，這將意味著許多結(jié)構(gòu)部件將被雜化，既包含復(fù)合材料部件又包含金屬部件。

可以在翼盒中找到這樣的實例。一種建議的方案是由復(fù)合材料制成加強桿、上翼罩以及下翼罩。然而，即使在這樣的復(fù)合材料機(jī)翼設(shè)計中，肋件可能仍然是金屬的。首先，因為各個肋件的尺寸不同，而以板材來加工更便宜更快；其次，由于金屬肋件需要保持機(jī)翼的整體形狀。因此，必須解決如何將金屬結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料結(jié)構(gòu)連接起來的問題?？梢栽跈C(jī)身中找到其它實例。

一些飛機(jī)制造者經(jīng)常提出在與碳纖維增強聚合物片材(“CFRP”)連接起來時鋁的腐蝕行為問題，并發(fā)覺當(dāng)鋁合金構(gòu)件與CFRP相接觸時存在嚴(yán)重的腐蝕問題。

據(jù)信Al-CFRP連接件的腐蝕與水中鋁合金和石墨之間的巨大腐蝕電勢差(即，電化學(xué)腐蝕的巨大驅(qū)動力)有關(guān)。此外，由于石墨是電的良導(dǎo)體并且在許多環(huán)境中都不受影響(即，相對鈍化的)，因此石墨可以成為電化學(xué)腐蝕體系中的優(yōu)秀陰極。這個情況在很久以前就被認(rèn)為是航空航天業(yè)領(lǐng)域中潛在的問題。

鋁與CFRP在跨越大范圍的部件和飛機(jī)位置上的電化學(xué)偶合是不可避免的。例如，在波音-777商用飛機(jī)中，在水平與垂直的穩(wěn)定器處，該問題通過利用絕緣操作來解決，所述絕緣操作被總結(jié)在由Adjorlolo著的“Corrosion?in?Commercial?Aviation”的圖17中，在ASM手冊，第13C卷，Corrosion：Environments?and?Industries，ASM?International，第一版，2006，第605頁，此處將所述圖17引入本文作為參考，并且需要專業(yè)人員極度關(guān)注細(xì)節(jié)。在該構(gòu)型中，使用纖維玻璃片的將鋁加強板與CFRP絕緣。還存在大量的底層涂料和密封劑。這導(dǎo)致連接件很復(fù)雜，制造昂貴而且給飛機(jī)增加了額外的重量。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的一個目的在于提供用于飛機(jī)機(jī)身的蒙皮板，該蒙皮板包括與金屬加強元件相鄰接的聚合物基、碳纖維增強的蒙皮構(gòu)件的蒙皮結(jié)構(gòu)，其中，鋁-CFRP的連接件具有改進(jìn)的耐腐蝕性。

本發(fā)明提供的用于飛機(jī)機(jī)身的蒙皮板實現(xiàn)或超越了上述目的和其它目的以及進(jìn)一步的優(yōu)點，所述蒙皮板包括與至少一個金屬加強元件相連接的蒙皮結(jié)構(gòu)，

所述蒙皮結(jié)構(gòu)包括與金屬加強元件相鄰接的聚合物基、碳纖維增強的蒙皮構(gòu)件，

其中，所述金屬加強元件由含有約3.5％至7％的Mg的Al-Mg合金制成。

根據(jù)本發(fā)明，已發(fā)現(xiàn)，與用于構(gòu)造飛機(jī)應(yīng)用的其它鋁合金(如AA2024、AA6013、AA7050、AA7081、AA7085和AA7075)相比，當(dāng)與CFRP板連接時，含有至少約3.5％至7％的Mg的Al-Mg合金經(jīng)受的電化學(xué)腐蝕明顯更小。

此外，已發(fā)現(xiàn)，與用于構(gòu)造飛機(jī)應(yīng)用的其它鋁合金(如AA2024、AA6013、AA7050、AA7081、AA7085和AA7075)相比，當(dāng)與CFRP板連接時，特別是含有至少約3.5％至7％的Mg和約0.05％至1.5％的Sc的Al-Mg-Sc合金經(jīng)受的電化學(xué)腐蝕明顯更小。已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將Al-Mg-Sc合金(如AA5024)用于本發(fā)明時，比沒有特意加入Sc的Al-Mg合金(如AA5383和AA5059)表現(xiàn)得更好。

這是一個驚人的結(jié)果，因為在本領(lǐng)域中，過去認(rèn)為鋁與CFRP彼此的耐受性很差。到目前為止，唯一實用的、有效的防止腐蝕的方法是在可能提供排水的情況下，通過精整、密封、使用耐久性隔離材料(如纖維玻璃)來防止鋁結(jié)構(gòu)和碳纖維同時接觸濕氣。然而，根據(jù)本發(fā)明，已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用Al-Mg合金，優(yōu)選地使用Al-Mg-Sc合金時，與碳纖維的電化學(xué)偶合明顯沒有預(yù)計的那么大，并且使Al-CFRP連接件的設(shè)計不那么復(fù)雜，因此能夠節(jié)約成本。此外，提高了連接件的腐蝕性能。