[發明專利]一種翼身融合蜂窩夾芯復合材料蒙皮的制造方法

有效

• 申請號: 201410173844.6
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103921450A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 王海丞;薛小平;邱飛;周世平;張雅丹;張磊
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明涉及航空工業復合材料成型技術領域，具體為一種翼身融合蜂窩夾芯復合材料蒙皮的制造方法。

背景技術

先進復合材料具有高比強度、高比模量、耐疲勞、多功能、各向異性和可設計性、材料與結構的同一性等優異性能，自上世紀60年代年問世以來，先進復合材料很快獲得廣泛應用，成為航空航天四大材料之一。

復合材料成型工藝有多種形式，如手糊成型、纏繞成型、擠壓成型、RTM成型、VARI成型、熱壓罐成型、模壓成型等等，航空領域方面采用相對較多的是熱壓罐成型工藝。目前熱壓罐固化工藝分為二次固化、三次固化和共固化工藝。

中國專利2010254952.8公布了一種方向舵壁板熱壓罐成型工藝。該工藝經過三次固化后解決了原蜂窩夾芯與內面板共固化時蜂窩夾芯邊緣軸向壓縮缺陷，使蜂窩夾芯上的灌封區域位置不會像先前隨蜂窩夾芯的變形而發生偏移。雖然該工藝保證了蜂窩尺寸和位置的穩定性，但是工藝為三次固化，操作性相對復雜，固化周期較長，固化成本高，并且不適用復雜型面制件。

中國專利20110423109.2在復合材料紙蜂窩夾芯結構整體固化成型工藝中公布了在夾芯結構件楔形角保護位置，沿四邊呈矩形鋪設3-5層輔助工裝預浸料，從而有效地解決了紙蜂窩的收縮和側移。但是對于形狀和結構較為復雜的被加工夾芯結構件預留防滑鋪層在操作上難以實現，容易導致蜂窩滑移和收縮。

現代無人機使用翼身融合蜂窩夾芯復合材料蒙皮取代金屬材料可以有效減輕飛機自身重量，降低燃料消耗，同時減小機翼機身緊固件的連接數量，從而增加飛機的航程。但是翼身融合蜂窩夾芯復合材料蒙皮形狀較為復雜，通過二次固化和三次固化成本較高，周期較長；通過共固化時，蜂窩位置以及蜂窩邊緣不易控制，會出現蜂窩夾芯偏移的缺陷。

發明內容

技術方案

本發明的目的是提供一種翼身融合蜂窩夾芯復合材料蒙皮的制造方法，該方法在模具型面上裝夾柔性蜂窩防滑定位肋條，在共固化工藝中徹底消除由蜂窩夾芯偏移缺陷，同時縮短了固化周期，降低了固化成本。

本發明的技術方案為：

所述一種翼身融合蜂窩夾芯復合材料蒙皮的制造方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：制備翼身融合蜂窩夾芯復合材料蒙皮的熱壓模具，所述模具包括框架式支撐結構和模具型面；在模具型面上，沿蜂窩安裝邊緣開有若干個直徑為0.5mm防滑定位孔；

步驟2：清潔模具型面，并在模具型面上噴涂脫模劑；在模具型面上鋪覆雙層碳纖維預浸料，并進行預抽真空，移除層間氣泡；

步驟3：在步驟2鋪覆的第二層預浸料表面的防滑定位孔位置鋪覆片狀預浸料，在片狀預浸料表面裝夾柔性蜂窩防滑肋條，形成防滑框架，并用定位銷釘5將柔性蜂窩防滑肋條與模具固定；

步驟4：在第二層預浸料表面并處于防滑框架范圍內鋪覆膠膜和NOMEX蜂窩；在NOMEX蜂窩上表面鋪設膠膜，然后鋪覆第三層預浸料；將步驟3中的片狀預浸料搭接在第三層預浸料的上表面，同時在防滑框架的外邊鋪覆預浸料；最后在第三層預浸料上鋪覆第四層預浸料，并在防滑框架的周邊鋪覆片狀的預浸料；

步驟5：在步驟4的復合材料鋪層周圍墊上擋板，并在復合材料鋪層上部鋪覆吸膠層；在模具上鋪覆透氣氈，確保鋪設的透氣氈材料足以覆蓋復合材料所有部件；將模具裝入真空袋并密封，真空袋上最少安裝有兩處真空嘴，一處用于抽真空，其余各處用于安裝壓力傳感器，檢測真空袋內壓強；

步驟6：將模具抽真空，并送入熱壓罐進行固化成型，然后拆卸柔性防滑肋條和脫模，得到翼身融合蜂窩夾芯復合材料制件。

所述一種翼身融合蜂窩夾芯復合材料蒙皮的制造方法，其特征在于：熱壓罐中固化過程的溫度工藝和壓力工藝分別為：

溫度工藝：第一升溫階段的升溫速率為2.1℃/min,第一升溫階段的升溫時間為40min；第一保溫階段的保溫時間為50min；第二升溫階段升溫速率為1.5℃/min，第二升溫階段的升溫時間為20min；第二保溫階段的保溫時間為60min；降溫段降溫速率為1.4℃/min，降溫段的時間為70min；

壓力工藝：第一升壓階段的升壓速率為為0.016MPa/min，第一升壓階段的時間為40min，第一保壓階段的時間為60min；第二升壓階段的升壓速率為0.005MPa/min，第二升壓階段的時間為20min，第二保壓階段的保壓時間為110min，降壓階段速率為0.0375MPa/min，降壓階段的時間為20min。