[發明專利]剛性帶尖端拉條

有效

• 申請號: 201410398613.5
• 申請日: 2010-01-28
• 公開（公告）號: CN104191726B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: D·C·羅林;K·R·馬隆
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B32B15/08
• 分類號: B32B15/08;B32B25/08;B32B3/30;B64C21/10;F15D1/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民

本申請是國際申請日為2010年1月28日、于2011年7月6日進入國家階段、名稱為“剛性帶尖端拉條”的中國專利申請201080004091.6的分案申請。

技術領域

本公開的實施例主要涉及這樣的領域，即用于提高飛機空氣動力學性能的表面形狀或者具有流動界面(flow interface)的表面的領域，并且更特別地，涉及具有增強的損傷抵抗力(damage resistance)的剛性拉條(riblet)的實施例和制作方法。

背景技術

在現代飛機中，通過提高空氣動力學性能和降低結構重量來實現燃料效率的增加。使用微觀結構的新發展已在降低阻力從而幫助降低燃油的使用中表現出重大希望，該微觀結構如在空氣動力學表面上的拉條。拉條具有各種形式，但是有利實施例可為脊狀結構，其最小化飛機表面上的阻力。拉條可在飛機表面上的多個可出現湍流區域的區域中使用。拉條可限制邊界層中引起接近表面的這些湍流區域中的大規模旋渦破裂的循環，從而降低阻力。

在某些測試應用中，拉條為金字塔形或倒V字形形狀的脊狀體，其在空氣動力學表面間隔開，從而在流體流動的方向上沿該表面延伸。拉條結構通常使用聚合材料，通常為熱塑性塑料。然而，在實際使用中，例如在飛機的空氣動力學表面上，聚合體相對柔軟，并且因而降低該表面的耐久力。在手指壓力下，具有聚合尖端的現有解決方案可輕易變形百分之幾百，并且不可恢復。在飛機或其他交通工具的正常使用中這種結構是不理想的。另外，通常要求飛機表面抵抗與各種化學制品的反應，所述化學制品包括——Solutia公司生產的液壓流體/液壓油。在某些應用中，可使用抵抗尖端處產生的嚴重變形或從其恢復的彈性體來形成該拉條。然而，很多彈性體和其他聚合體不相容于或其他航空流體/液壓油或溶劑。

因此，用于商用飛機的拉條實用性將通過這樣一種拉條結構來顯著提高，即其提供了增強的耐久力和航空流體兼容性。

發明內容

例示性實施例提供一種具有第一層和第二層的多層構造，其中第一層具有拉條且由一種材料組成，第一層材料呈現了具有長期耐久力的第一特性，第二層由呈現了具有用于粘結于表面的能力的第二特性的材料組成。在例示性實施例中使用多層構造，其中該拉條在交通工具上實施，由于第一層的剛性，該拉條具有長期耐久力。

在不同的實施例中，空氣動力學拉條陣列的多層構造通過多個剛性尖端產生，且其具有支撐處于預定間隔關系的剛性尖端并將剛性尖端粘結到交通工具表面的層。在例示性實施例中，剛性尖端由從以下材料組成的組中選擇的材料形成，即鎳、鉻、金屬合金、玻璃、陶瓷、碳化硅和氮化硅。另外，支撐層可與尖端連續鑄造作為表面層。可替換地，聚合體支撐層沉積在表面層上、與該尖端相反。沉積在聚合體支撐層上的粘合劑層形成多層嵌花，并且提供將該嵌花粘結到交通工具表面的能力。

在另一個例示性實施例中，支撐層是接合該尖端的彈性體層，并且在該彈性體層和粘合劑層之間提供金屬箔和聚合體層。金屬箔、聚合體層和粘合劑層可作為預制嵌花被提供。對于使用彈性體層的例示性實施例，每個尖端都包含一個基底，并且每個基底都被嵌入彈性體層中。

為了某些應用中的更大靈活性，每個尖端都縱向分段。

可通過具有多個剛性尖端的空氣動力學拉條陣列來產生飛機結構，該尖端由以下材料形成并在預定位置縱向分段，該材料從以下材料組成的組中選擇，即鎳、鉻、金屬合金、玻璃、陶瓷、碳化硅和氮化硅。彈性體層接合從剛性尖端延伸的基底，而聚合體支撐層沉積在彈性體層上、與尖端相反。粘合劑層沉積在聚合體支撐層上，從而形成多層嵌花。粘合劑層粘結到飛機的表面。

公開的實施例通過一種例示性方法制作，即形成具有對應于期望拉條陣列的突出的主工具，并由該主工具形成補充工具。然后，使用電鑄成形、鑄造或其他合適的沉積技術將多個剛性尖端鑄進主工具中。然后，鑄造的尖端被從補充工具移除，并且被粘結到空氣動力學表面。

在本方法的例示性方面，向補充工具施加抵抗劑，用于分離剛性尖端并在鑄造剛性尖端后將其移除。然后鑄造接合剛性尖端的彈性體層，并且多層嵌花被施加在彈性體層上，從而形成拉條陣列嵌花。

在本方法的例示性實施例中，多層嵌花包含金屬箔、聚合體支撐層和粘合劑層。為了處理可以使用覆蓋粘合劑層的粘合劑襯里(liner)和覆蓋拉條的蒙版(masking)。然后，可通過以下步驟將拉條陣列粘結到空氣動力學表面，即通過移除粘合劑襯里，并且將拉條陣列嵌花施加在空氣動力學表面，并且移除蒙版。