[發明專利]一種內墊夾層芯材的復合材料機翼前緣蒙皮及其制備方法

有效

• 申請號: 201710561913.4
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107499495B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 原梅妮;辛樂;姚磊斌;李盼;李瑤;趙興成;李立州
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B64C3/26
• 分類號: B64C3/26;B64F5/10;B32B15/14;B32B15/04;B32B9/00;B32B37/12;B32B37/10;B32B37/02
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;曹一杰

1.一種內墊夾層芯材的復合材料機翼前緣蒙皮，其特征在于，包括外蒙皮、內蒙皮以及夾層芯材；所述內蒙皮通過其邊緣與外蒙皮鉚釘鉚接構成一個具有空腔的蒙皮結構；所述夾層芯材位于空腔內且固定在內蒙皮的內側面，夾層芯材的頂部與外蒙皮內側面之間存有間隙；所述外蒙皮采用3/2結構纖維金屬層板，依次由金屬薄板、纖維布、金屬薄板、纖維布、金屬薄板共五層疊壓而成；所述內蒙皮采用與外蒙皮的金屬薄板相同的材質制成；夾層芯材采用金屬薄片制備的M型或Ω形或正弦函數型且有多個，選擇高度最高的一個夾層芯材作為主弧面固定在空腔中心，其余夾層芯材按照高度由大到小的次序由主弧面向兩側排列作為側弧面；主弧面兩側的側弧面呈對稱排列；所有夾層芯材頂部與外蒙皮內側面余留0.4-0.6mm的距離。

2.如權利要求1所述的一種內墊夾層芯材的復合材料機翼前緣蒙皮，其特征在于，金屬薄板厚度與纖維布的厚度比例為4:1或者5:1；金屬薄板和纖維布交替疊層粘接而成；內蒙皮金屬薄板與外蒙皮金屬板材厚度比例為2:3。

3.如權利要求1或2所述的一種內墊夾層芯材的復合材料機翼前緣蒙皮，其特征在于，所述金屬薄板采用鋁合金，纖維布采用玄武巖纖維。

4.如權利要求1所述的一種內墊夾層芯材的復合材料機翼前緣蒙皮，其特征在于，夾層芯材選用金屬薄片制備的Ω形。

5.一種內墊夾層芯材的復合材料機翼前緣蒙皮的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：（1）制備鋁合金/玄武巖纖維布金屬層板：

1）磷酸陽極化處理鋁合金板表面

首先，將0.6mm厚度的鋁合金箔板放在丙酮溶液中進行超聲波清洗，然后配置濃度為2.5%氫氧化鈉和2.5%碳酸鈉溶液，將兩種溶液按質量比1:1比例混合均勻，再將厚度為0.6mm的鋁合金箔板浸泡在混合液中，浸泡時間5min；接著將鋁合金箔板在濃度為15%的硝酸浸泡5min，浸泡之后用去離子水把鋁合金箔板沖洗干凈直至沖洗后去離子水的PH值為7；最后，將沖洗后的鋁合金箔板浸泡到濃度為6.2%磷酸溶液中，進行陽極化處理35分鐘，陽極化處理后用無水酒精將鋁合金箔板清洗干凈，放入真空袋中密封保存；

2）低溫固化玄武巖纖維預浸料

首先將4.4二氨基二苯甲烷固化劑與環氧樹脂按質量比1:4混合均勻，放到烘箱中加熱到固化劑熔點68-70℃，使固化劑完全溶于環氧樹脂后，將混合溶液置于真空干燥箱中抽真空，除去多余氣泡，得到混合液；

第二，將單絲直徑為6μm，厚度為0.12mm的玄武巖纖維布放進熱處理爐烘干處理，加熱溫度為 80℃，保溫時間50min；

最后，將固化劑和環氧樹脂混合液均勻涂敷在烘干處理后的玄武巖纖維布上，使其完全滲透，將涂敷混合溶液的玄武巖纖維布置于烘箱中加熱到68℃, 使混合液更加均勻涂覆于玄武巖纖維布上；保溫30min之后隨爐自然冷卻，晾干之后放入真空袋中密封保存，形成厚度為0.15mm的玄武巖纖維布預浸料；

3）真空袋法制備鋁合金/玄武巖纖維布疊層復合材料

將玄武巖纖維布預浸料置于0.6mm厚的鋁合金箔板上面，然后依次覆蓋上鋁合金箔板、0.15mm厚的玄武巖纖維布預浸料以及鋁合金箔板，共計五層，各個板層之間采用環氧AB膠粘接住，然后放入真空袋，抽真空后施加20Mpa, 保壓10h后, 即制備得到鋁合金/玄武巖纖維布疊層復合材料；

（2）夾層芯材制備

將鋁箔加工成Ω型夾層芯材；鋁箔厚度為1.5mm，包括位于空腔中心的主弧面以及位于主弧面兩側的數目相同的側弧面；

（3）把鋁合金/玄武巖纖維布疊層復合材料，Ω型鋁芯材以及作為內蒙皮的0.8 mm厚鋁合金板采用聚丙烯膠膜粘接在一起，0.5MPa壓力下，固化15h后卸壓，然后采用鉚釘固定內外蒙皮，得到內墊夾層芯材的復合材料機翼前緣蒙皮。

6.如權利要求5所述的一種內墊夾層芯材的復合材料機翼前緣蒙皮的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，位于中心的主弧面高度H為60mm，寬度D為80mm，而側弧面寬度d均為60mm，側弧面高度h由主弧面向兩側逐漸遞減，分別為17mm、14mm、11mm、8mm、5mm，且傾斜角均為5°，支撐面均為43.5mm。

7.如權利要求5或6所述的一種內墊夾層芯材的復合材料機翼前緣蒙皮的制備方法，其特征在于，所述鋁合金采用2024-T3鋁合金；所述鋁箔材質為LF2Y。