[發明專利]用于制造纖維增強材料板的模塊化模具和方法

有效

• 申請號: 201811257136.5
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109719865B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 伊凱爾·貝萊斯·德·門迪薩瓦爾·阿朗索;埃斯特班·馬蒂諾·岡薩雷斯;大衛·阿貝亞尼斯·德·拉·福恩德
• 申請（專利權）人: 空中客車操作有限責任公司
• 主分類號: B29C33/00
• 分類號: B29C33/00;B29C70/54
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 關浩;臧建明

一種用于制造板材的模塊化模具，所述板材包括纖維增強材料層(10)，所述層(10)配置為形成包括波紋狀梯形橫截面的中空室(3)，其中所述模具包括至少三個用于形成每個中空室(3)的模塑塊，一個模塑塊(4)具有梯形截面形狀且兩個模塑塊(5)具有三角形截面形狀，所述梯形模塑塊(4)配置為位于所述兩個三角形模塑塊(5)之間，并且所述三個模塑塊(4，5)配置為使得當將它們放在一起時，其橫截面形成所述中空室(3)的梯形橫截面的形狀。

技術領域

本發明涉及一種使用連續纖維(碳、芳族聚酰胺、玻璃、超高分子量聚乙烯、聚對苯撐苯并二惡唑、聚丙烯......)來生產拉脹行為或波紋構型板材的模塊化模具，其中，可能嵌入替代材料(陶瓷、彈性體、金屬......)，以用于潛在的沖擊能量吸收。

這種核心構型的主要應用是輕型防彈護罩，用于保護飛機系統和機身免受潛在的危險事件影響，例如螺旋槳葉片釋放(Propeller Blade Release,PBR)或非包容發動機轉子故障(Uncontained Engine Rotor Failure,UERF)，這在高度集成的開式轉子或邊界層攝入的尾部發動機驅動的飛機構型中尤為有利。

背景技術

在自然界中發現的常規材料具有正泊松比，當拉伸時它們變得更薄并且當壓縮時變得更厚，遵循泊松比方程：

因此，泊松比定義為橫向應變除以縱向應變的負值。

存在表現相反行為(被稱為拉脹)的材料或結構幾何構型，具有負泊松比，并且當拉伸時，它們垂直于所施加的力而變得更厚，并且在壓縮時更薄。因此，向拉脹材料施加單向拉伸力導致橫向尺寸的大小增加。所述構型在沖擊下的行為(其等同于壓縮)為將材料集中在沖擊區域周圍，這歸因于這些構型的負泊松性質。

大多數情況下，這可以通過材料的內部宏觀結構的特定幾何形狀來實現。例如，通過改變傳統蜂窩幾何形狀上的垂直元件的位置，可以獲得拉脹材料構型。

蜂窩構型通常用作夾層結構中的芯。這種夾層結構的目的是實現硬且同時輕的部件。夾層結構由兩個相對薄、硬且堅固的面組成，由相對較厚的輕質芯分開。

一些最相關的優點如下：

·具有相同板材剛度的夾層結構比其整體對應物要輕。

·大量的制造時間和金錢的節省。

·壓縮/牽引負載時良好的機械性能。

·良好的比剛度和強度。

·良好的扭轉剛度。

·聲學阻尼特性和隔熱能力。

采用蜂窩芯夾層結構，所有這些優點都以經濟有效的方式獲得。可以利用這一概念將抗沖擊芯嵌入結構元件中，從而獲得相當大的重量益處。這些抗沖擊芯可以成形為蜂窩狀圖案，以實現板材的結構完整性。蜂窩夾層芯可以用各種材料生產，從防彈材料到金屬及其衍生物。

通常，波紋構型及其衍生物、蜂窩幾何形狀不是通過模塑制造的。金屬波紋芯通常通過使金屬薄板彎曲來制造。用于制造波紋板的模具的使用促進了從連續纖維碳層壓板和/或防彈纖維制造替代幾何形狀芯，作為拉脹芯幾何形狀。對于連續纖維碳層壓板或防彈層壓板芯，在整合其表皮之前，為了穩定夾層芯，需要一種模具。

復合護板(composite armour)通常由不同材料的層組成，例如金屬、織物和陶瓷。雖然復合護板比其等效的全金屬護板更輕，但這些護板在它們所集成的結構中仍然帶來顯著的重量損失(weight penalty)。這種重量損失在飛機中尤其嚴重，其中，航程(range)、速度和/或升力性能可能受損。

發明內容

本發明的目的是提供一種制造連續纖維碳或防彈層壓板拉脹行為板材的模具和方法，之后在飛機機身和系統中用作輕型保護裝置，以防止高能量沖擊。