[發明專利]一種高空飛艇通用的高強纖維增強薄膜密封對接結構

有效

• 申請號: 201310379123.6
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN103434634A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 劉龍斌;呂明云;孟軍輝;周曉昱
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64B1/14
• 分類號: B64B1/14
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發明涉及一種高空飛艇通用的高強纖維增強薄膜密封對接結構，可用于高空飛艇蒙皮對接、高強度密封氣球通用焊接等，屬于高空飛艇用結構設計技術領域。

背景技術

高空飛艇是指飛行高度在20千米到100千米空間范圍的一種飛行器，隨著當代科學技術的進步不斷發展起來的一種新型臨近空間多功能飛行平臺，具有高空偵察、對地觀測、通信中繼、空間探測等諸多領域的應用優勢，成為世界各國廣泛研究的熱點。飛艇蒙皮材料作為高空飛艇的主體材料，直接影響飛艇的飛行高度和超壓強度，而高空飛艇蒙皮材料的對接方式則是影響飛艇蒙皮材料成型后整體強度和耐候性能的重要因素之一，也是研制高空飛艇的關鍵技術問題。

高空飛艇由于在工作高度上空氣溫度、密度、壓強與地面處很大不同，飛艇在工作高度上的體積遠大于地面狀態，且飛艇氣囊內部氦氣的密度遠小于地面狀態，根據高空飛艇載重量的要求和空間飛行環境，飛艇蒙皮材料多為平紋編織輕質高強層壓柔性復合材料，作為飛艇蒙皮材料的主承載纖維層，纖維束彎曲扭曲程度小、纖維性能保持率高、抗撕裂性能好、比強度高、穩定性、阻氣性及耐久性能要求優良。目前，高空飛艇一般是由多塊蒙皮對接拼合而成，而蒙皮對接處的強度性能、氦氣滲透性以及耐候性能直接制約和決定高空飛艇飛行性能。高空飛艇蒙皮采用傳統的單邊粘膠高頻焊接方法，兩側蒙皮焊接帶邊緣處的飛艇蒙皮材料的承載拉伸強度通常會降低25%～35%左右，嚴重影響高空飛艇飛行過程中的極限超壓強度，甚至影響飛行高度，另外高空大氣密度稀薄，太陽光紫外抽樣輻射強度高，飛艇蒙皮材料還需承受晝夜高低溫差變化，導致高空飛艇蒙皮對接處最先出現微小裂紋或初始缺陷，出現初始損傷后，飛艇蒙皮材料的整體承載強度和超壓性能迅速降低，而后當高空飛艇再次經歷日照高溫導致壓差變化時，飛艇蒙皮將沿著飛艇蒙皮對接焊縫迅速撕裂破壞。

解決高空飛艇高強纖維增強的蒙皮材料的對接強度、密封特性及耐候性能問題，是實現高空飛艇在預定高度長航時飛行的關鍵。飛艇蒙皮對接強度主要由對接焊縫處中間過渡的承載纖維膜層及飛艇蒙皮焊接邊緣的纖維膜層共同決定，高頻焊接導致飛艇蒙皮材料邊緣的纖維膜層強度明顯降低，因此需考慮飛艇蒙皮材料焊接過程中保護飛艇蒙皮材料邊緣的纖維膜層，防止飛艇蒙皮材料對接區域的纖維膜層高頻焊接損傷，同時保證飛艇蒙皮材料對接范圍內的氦氣阻漏性。

因此提出一種新型飛艇蒙皮材料對接結構，阻氣膜層與飛艇蒙皮內表面采用低應力焊接，實現焊接區域飛艇蒙皮材料的強度降低小，飛艇蒙皮對接承載減少采用高頻焊接方式，而在采用高強縫紉線直接縫合拼接，飛艇蒙皮材料縫合處的纖維承載膜層無任何損傷，整體密封結構滿足飛艇蒙皮材料的承載強度和阻氣滲漏特性要求。

發明內容

（1）目的：本發明要解決的技術問題是：提供一種高空飛艇通用的高強纖維增強薄膜密封對接結構，使其解決了高空飛艇蒙皮材料對接過程中蒙皮材料焊接強度高和氦氣泄露特性優良的技術難題，也降低了高空飛艇在高空超壓飛行過程中飛艇蒙皮材料由蒙皮對接處撕裂破壞的危險性，優化飛艇蒙皮材料對接加工工藝，減少蒙皮高頻焊接過程對飛艇整體強度的的影響。

（2）技術方案：本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種高空飛艇通用的高強纖維增強薄膜密封對接結構，其特征是：包括左右側對接高強纖維增強層壓復合通用蒙皮即左、右側蒙皮、中間加強承載層、左右側連接縫紉線、內側密封膜層以及左右側膜層密封膠層。它們之間的位置連接關系是：見圖1-圖3，左、右側蒙皮為該對接結構的最底層，通過左、右側連接縫紉線把中間加強承載層和左、右側蒙皮連接在一起，內側密封膜層為該對接結構的最頂層，并將上述接頭包容蓋住后通過兩側的左、右側膜層密封膠層即膠黏劑與左、右側蒙皮膠接。