[發(fā)明專利]一種具有壓電除冰功能的翼型前緣的成型方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710081243.6
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106828873B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘蕾;馬文亮;王一凡;呂云飛;陶杰
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B64C3/00
• 分類號: B64C3/00;B64D15/12
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 曹莉

本發(fā)明涉及一種具有壓電除冰功能的翼型前緣的成型方法，屬于超混雜復(fù)合材料機(jī)翼前緣技術(shù)領(lǐng)域及飛行器除冰領(lǐng)域。該方法包括：裁制內(nèi)、外蒙皮，在外蒙皮上銑削出凹坑；成型至翼型前緣所需的曲率；清洗并進(jìn)行陽極氧化處理或噴砂處理；嵌入壓電振子，填充粘接劑固化；將外蒙皮放入下模中定位，表面鋪設(shè)第一層環(huán)氧樹脂基纖維預(yù)浸料，導(dǎo)線穿過該層環(huán)氧樹脂基纖維預(yù)浸料；導(dǎo)線排布完成后，繼續(xù)鋪設(shè)第二層環(huán)氧樹脂基纖維預(yù)浸料并覆蓋內(nèi)蒙皮；加熱，保溫保壓至復(fù)合材料層固化成型后，取出翼型前緣；清理溢出的樹脂，在外蒙皮的表面涂覆防冰涂層。本發(fā)明使翼型前緣具有很高的比強(qiáng)度和比剛度，優(yōu)良的疲勞性能和抗沖擊性能，以及高損傷容限。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超混雜復(fù)合材料機(jī)翼前緣技術(shù)領(lǐng)域及飛行器除冰領(lǐng)域，特別涉及一種具有壓電除冰功能的翼型前緣的成型方法。

背景技術(shù)

本發(fā)明涉及的翼型前緣包括機(jī)翼前緣及尾翼前緣，它們的主要功用包括產(chǎn)生升力，操縱方向和維持飛機(jī)的平衡。飛機(jī)在某些飛行條件下，作為迎風(fēng)部件表面的翼型前緣會不可避免地受到兩種最致命的威脅：一是高空飛鳥的撞擊，二是云層中過冷水滴撞擊所產(chǎn)生的結(jié)冰。鳥撞產(chǎn)生的變形及冰層的覆蓋均會破壞翼面的流型進(jìn)而引起翼型表面氣流的分離，造成飛機(jī)氣動和操縱性能的下降，因此飛機(jī)的防鳥撞及除防冰問題一直是頗受關(guān)注的世界性難題。傳統(tǒng)的單一金屬層翼型前緣及熱空氣除防冰顯然已經(jīng)不能滿足人們對飛機(jī)安全裕度的要求。

目前，解決上述鳥撞及結(jié)冰問題的飛機(jī)翼型前緣結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：(1)通過前緣加固件對鳥體進(jìn)行切割，并通過包覆在內(nèi)部的蜂窩芯層吸收鳥體的撞擊力。如文獻(xiàn)號為CN201010554079.4的中國專利文獻(xiàn)所述的一種抗鳥撞飛機(jī)平尾前緣結(jié)構(gòu)。(2)通過將熱氣防除冰系統(tǒng)與超聲波高頻振蕩輔助裝置相結(jié)合，實現(xiàn)熱除冰與超聲波除冰的雙重保障。如文獻(xiàn)號為CN201110443826.1的中國專利文獻(xiàn)所述的一種飛機(jī)翼型超聲波輔助熱氣聯(lián)合防除冰裝置。(3)通過在目標(biāo)結(jié)構(gòu)上粘貼固定壓電振子并施加一定電壓驅(qū)動信號，激勵壓電振子產(chǎn)生面內(nèi)或面外行波除去冰層。如文獻(xiàn)號為CN201210013021.8的中國專利文獻(xiàn)所述的一種基于面內(nèi)或面外模態(tài)的行波型壓電材料振動防除冰裝置及方法。第(1)種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是僅對前緣的尖端區(qū)域進(jìn)行加固防止鳥撞且增加蜂窩層后的前緣厚度過大。第(2)種方法的缺點(diǎn)是除冰裝置依舊過于復(fù)雜且超聲振動的頻率越高時產(chǎn)生的切向應(yīng)力卻越小。第(3)種方法的缺點(diǎn)是壓電振子粘接于內(nèi)表面，目標(biāo)結(jié)構(gòu)受到?jīng)_擊時壓電振子極易脫落而失效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述問題，提供了一種具有壓電除冰功能的翼型前緣的成型方法，具有很高的比強(qiáng)度和比剛度，優(yōu)異的疲勞性能和抗沖擊性能，以及高損傷容限。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種具有壓電除冰功能的翼型前緣，其特征在于，包括內(nèi)外兩層蒙皮和置于內(nèi)外兩層蒙皮之間的復(fù)合材料層，在外蒙皮上設(shè)有若干凹坑，在凹坑內(nèi)嵌有壓電振子，在壓電振子和凹坑之間的間隙中填充有粘接劑，在外蒙皮的表面還涂覆有氟化聚氨酯防冰涂層。

其中，所述復(fù)合材料層為纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層，所述內(nèi)外兩層蒙皮均為金屬蒙皮，所述壓電振子為矩形壓電陶瓷片，所述凹坑為矩形，若干凹坑以兩種不同的排布方式進(jìn)行規(guī)則排列。

一種具有壓電除冰功能的翼型前緣的成型方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、裁制兩塊相同大小的矩形金屬面板分別作為內(nèi)蒙皮和外蒙皮，并在外蒙皮的一面上的特定位置銑削出以兩種不同的排布方式進(jìn)行規(guī)則排列的凹坑；

S2、將內(nèi)蒙皮和銑削后的外蒙皮分別成型至翼型前緣所需的曲率；

S3、將成型后內(nèi)蒙皮和外蒙皮依次清洗并進(jìn)行陽極氧化處理或噴砂處理；

S4、將上下表面均鍍有金屬電極的壓電振子嵌入外蒙皮的凹坑中心，在壓電振子與凹坑四周的間隙中填充粘接劑，并通過該粘接劑將導(dǎo)線的一端與壓電振子上表面粘接固定，后放入干燥箱內(nèi)加熱固化；