[發明專利]用于航空結構件的納米增強薄膜和層壓制件

在審

• 申請號: 201310490395.3
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN103770391A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: T·M·克魯肯伯格;V·V·普加;A·M·馬扎尼
• 申請（專利權）人: 古德里奇公司;羅爾公司
• 主分類號: B32B9/04
• 分類號: B32B9/04;B32B15/08;B32B15/14;B32B17/02;B32B17/10;B32B27/04;B32B27/06;B32B33/00;B64C1/00;B64C3/00;B64C11/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周春梅;楊炯

技術領域

本發明涉及用于航空結構件的表面薄膜和層壓制件，并且特別涉及用于具有增強性能的航空結構件的納米增強薄膜和層壓制件。

背景技術

航空設計師在結構和部件的設計上必須平衡一些因素。設計師意識到在重量、強度、成本、材料特性、環境條件、和各種元件運作的多重要求之間復雜的相互作用。第一，航空部件必須是重量輕的以確保燃油經濟性，但應足夠堅固以滿足結構和性能的要求。因此，復合結構件由于其堅固性和低重量密度而常常被選用。第二，結構件工作的環境還需要耐腐蝕性，因此暴露在外的航空結構件會受到雨、沙塵、冰、冰雹及其它外來物體的撞擊。這些物體會降低表面光潔度并造成磨損，導致高的阻力系數，導致使用這種結構件的飛機燃油經濟性降低。第三，飛機飛行過程中海拔高度的變化和溫差使飛機部件經受極端的熱循環，其能產生微裂紋。第四，長期暴曬和紫外線(UV)輻射能降低飛機部件性能。最后，遭受雷擊的可能性要求考慮外部部件的電導率。為滿足性能需求和延長使用壽命，設計師必須正確地計劃和設計結構件和材料使其在這些不同條件下工作。

涂層和/或薄膜層壓制件經常應用在航空結構件的外表面上以幫助滿足部件運轉的要求.然而，許多市售的薄膜和涂層經常在一個設計因素上展現出可接受的性能，卻犧牲了一種或多種其它因素。例如，新設計的薄膜可提供優良的耐蝕性，卻以降低抗紫外線性能和/或防雷擊性能為代價。

因此需要一種改進的用于航空應用的薄膜和層壓制件，很好地解決由各種工作條件和環境條件強加的多種需求?？蓮母牧嫉谋∧ず蛯訅褐萍@益的航空結構部件的例子包括機翼、機身、尾翼、機艙、旋轉葉片及其它零部件。

發明內容

以下是本發明的簡單概要以提供對本發明一些方面的基本理解。此概要不是本發明的詳盡綜述，并且沒有試圖確認本發明的關鍵或重要元件或勾畫本發明的范圍。這一部分的目的在于以簡化形式提出本發明的一些概念，作為后面提出的更詳細的說明的序幕。

一種用于航空飛行器的外部部件上的復合層壓制件具有改良的紫外線抵抗性能和對熱循環導致的微裂紋的抵抗性能。.此層壓制件包含納米增強薄膜、支撐紗網和復合層。此層壓制件還可具有防雷擊層和外部漆以及底漆。納米增強薄膜可包含碳納米材料和聚合物樹脂，并且該復合層具有一個或多個增強層和聚合物樹脂層。碳納米材料可以是碳納米纖維，且納米增強薄膜可具有小于大約100g/m²的面積重量。碳納米材料也可以包含碳納米纖維和碳納米管。

附圖簡要說明

圖1A，1B和1C顯示根據發明實施方式的復合層壓疊加(lay-up)構造(或組件)；

圖2是圖示制造所述復合層壓制件的方法的流程圖；

圖3是圖示形成如本文所述的復合層壓制件的疊加和組合的示意圖；和

圖4圖示在如本文所述的復合層壓制件的性能測試中的退化水平。

具體實施方式

以下描述了本發明的某些示例性實施方式并在附圖中示出。所描述的實施方式僅用于說明本發明的目的，并不能解讀為對本發明范圍的限定。本領域技術人員將會得到本發明的其它實施方式及所描述實施方式的某些修改和改良，并且所有這些備選的實施方式、修改和改良都在當前發明的范圍內。

圖1A顯示了一種復合層壓制件5。本圖顯示了一種實施方式的層壓制件的疊加構造或組件。層壓制件5包括納米增強薄膜10層，支撐紗網20和復合層50。圖1B顯示了依照本發明另一實施方式的復合層壓制件55。圖1B顯示一種層壓制件的疊加構造或組件，且包含了可選的防雷擊層40。圖1C顯示了具有納米增強薄膜10、支撐紗網20，防雷擊層40以及復合層50的復合層壓制件55的透視剖視圖。支撐紗網20具有相對的側面32和34，其中，側面34在圖1A中貼近復合層50，以及在圖1B、圖1C中貼近防雷擊層40。圖1C還顯示可選的一個或多個漆層35.

圖1A和圖1B中所示實施方式的納米增強薄膜10可形成航天飛行器(如飛機)的的外部部件的外表面。納米增強薄膜10具有第一側面12和第二側面14，其中第一側面12可形成外部部件的外表面的一部分。本文所用的外部部件，意指在飛行或地面工作過程中暴露在環境中的任一組件。外部部件可包括但不限于例如機身、尾翼、機翼、發動機或機艙、豎直尾翼、旋轉葉片的飛機組件，包含任何組件或其部分。外部部件還可以包含而不限于其它具有類似的功能或性能特點的非飛機組件，如風力渦輪葉片。