[發明專利]一種飛行汽車用輕質高強折疊翼材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201711387423.3
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN107914429A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 班偉相
• 申請（專利權）人: 班偉相
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B9/04;B32B27/04;B32B27/38;B32B3/12;B60F5/02;B64C1/30
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技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，具體涉及一種飛行汽車用輕質高強折疊翼材料和一種飛行汽車用輕質高強折疊翼材料的制備方法。

背景技術

復合材料是由兩種或兩種以上物理和化學性質不同的物質組合而成的一種多相固體材料。復合材料的組分材料雖然保持其相對獨立性，但復合材料的性能卻不是組分材料性能的簡單相加，而是有著重要的改進。在復合材料中，通常有一相為連續相，稱為基體；另外一相為分散相，稱為增強材料。飛機結構上使用的復合材料主要是纖維增強復合材料。

飛機結構上使用的復合材料的基體主要是樹脂基體。在復合材料結構件成型過程中，樹脂基體參與化學反應并固化成型為結構。樹脂基體對纖維起支撐、保護作用并傳遞載荷。環氧樹脂是最早用于飛機結構復合材料的樹脂基體。環氧樹脂基體成型工藝性優良，耐濕熱性能好，易于維護修理，價格便宜，所以至今在飛機結構用復合材料中，仍占主導地位。

強度、重量和成本是決定使用哪種材料制造飛機的重要因素。復合材料相比傳統金屬材料，最大的優勢在于它有更高的比強度。采用復合材料的部件可以在滿足同樣強度要求的情況下，設計得比金屬材料的部件更輕。一般來說，采用復合材料部件代替鋁制部件，可以減輕大約 20％的結構重量。同時隨著復合材料工業的發展，碳纖維等高強度高模量的纖維原料價格逐漸下降，使得復合材料的強度價格比也開始超過了鋁。在滿足同等強度要求的情況下，復合材料部件的原料成本價格低于一般金屬材料部件。

中國專利公開號為CN206265287U公開了一種無人機用碳纖維復合材料翼梁，包括由鎂鋁合金制成的空腔狀的翼前梁和翼后梁；所述翼前梁和翼后梁之間固定有多根中間肋骨板；所述翼前梁和翼后梁包括中梁和外梁；所述外梁尾部一體制成E型接口，所述中梁前端一體制成有Y型接口；所述E型接口與Y型接口嵌合，且通過多個合金螺栓垂直鎖定；所述翼前梁和翼后梁外圍設置有三維機織碳纖維環氧樹脂復合材料層。該種無人機用碳纖維復合材料翼梁，采用鎂鋁合金和碳纖維材料復合，既能夠實現質量上的輕量化，同時能夠提供翼梁韌性和強度，外梁通過螺栓與中梁連接，將機翼產生的升力傳遞至中粱，而中粱通過螺栓與機身固定，通過外碳纖維編織層使翼梁能夠形成一體化

又如中國專利公開號為CN104626605B公開了一種復合材料機翼整體成型工藝方法及工裝，采用金屬陰模和硅橡膠陽模輔助成型:首先制造陰模，并利用陰模制造陽模；清理陰模上下模型面噴涂脫模劑；在陰模上、下模型面上分別鋪貼復合材料機翼上下翼面；在機翼下翼面上放置陽模和機翼前緣零件；將陰模上模與下模對合；對合后的陰模、陽模和復合材料機翼產品放入熱壓罐中固化；固化后脫模，經過修邊得到復合材料機翼；實現了較小尺寸復合材料機翼的整體成型，減輕了復合材料機翼的整體重量，提高了復合材料機翼的結構強度。整體成型的復合材料機翼內部質量好，外部翼型型面尺寸精準，同時能嚴格控制復合材料機翼產品鋪層厚度，復合材料機翼的整體成型質量穩定可靠。

上述兩種工藝中，前者采用了鎂鋁合金+碳纖維材料進行復合，雖然在連接方式上采用了特殊的工藝，但是其仍然采用金屬+復合材料的方式，在相同體積的情況下，重量增加，并不適用與飛行汽車方面；后者通過優化成型工裝來實現復合材料力學性能和精度的提升，但是沒有公開具體的材料組成，故不具有比較意義。

發明內容

本發明所要解決的問題是提供一種質輕、高比強度且工藝簡單的飛行汽車用輕質高強折疊翼材料及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：所提供的一種飛行汽車用輕質高強折疊翼材料，包括復合材料層和蒙皮層，所述蒙皮層設于復合材料層的外側，所述復合材料層包括N層單向碳纖維層、2N層正交碳纖維層以及一個蜂窩夾層，所述蜂窩夾層鋪設在復合材料層的中間且蜂窩夾層兩側分別為2層正交纖維層，正交纖維層的外側鋪設有所述的單向纖維層，其中，6≤N≤8且N為正整數。

一種飛行汽車用輕質高強折疊翼材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）將單向碳纖維層和正交纖維層用偶聯劑進行表面處理后，浸入到環氧樹脂體系中進行浸漬，得到不同纖維走向的碳纖維環氧樹脂預浸料；

（2）將所述碳纖維環氧樹脂預浸料進行預烘干；

（3）將蜂窩夾層置于模具內，接著將上述預烘干后的碳纖維環氧樹脂預浸料鋪設在蜂窩夾層的一側，其中，鋪設順序為：先兩層正交碳纖維環氧樹脂預浸料，再一層單向碳纖維環氧樹脂預浸料；

（4）待蜂窩夾層的一側鋪設完成后，再按步驟（3）的方法鋪設蜂窩夾層的另一側；