[發(fā)明專利]一種多功能蒙皮結(jié)構(gòu)及其制備方法

在審

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• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112124556A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 段沐楓;王巖;潘冬樂;徐吉峰
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司北京民用飛機技術研究中心;中國商用飛機有限責任公司
• 主分類號: B64C1/12
• 分類號: B64C1/12;B64D15/12;B64C1/40;B29C70/34;B29L31/30
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發(fā)明提供了一種多功能蒙皮結(jié)構(gòu)及其制備方法，涉及航空制造技術領域，能夠具備閃電防護和電加熱防除冰功能，制備方法簡單，不需要多次進熱壓罐，成本低；該結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)，所述層狀結(jié)構(gòu)依次包括導電層、第一絕緣層、加熱層、第二絕緣層和承載層；所述導電層用于提供閃電通路；所述第一絕緣層和所述第二絕緣層用于對所述加熱層進行定位，且保護所述承載層不發(fā)生異電位腐蝕；所述加熱層用于電加熱防除冰；所述承載層用于為其他層提供承載功能。本發(fā)明提供的技術方案適用于航空制造的過程中。

【技術領域】

本發(fā)明涉及航空制造技術領域，尤其涉及一種多功能蒙皮結(jié)構(gòu)及其制備方法。

【背景技術】

當飛機以小于某一臨界馬赫數(shù)的亞音速在結(jié)冰氣象條件下飛行時，一些部件的迎風表面如機翼縫翼，會因大氣中的過冷水滴撞擊、積聚而結(jié)冰，會顯著影響飛機的氣動外形，導致氣動性能惡化、操控性能與穩(wěn)定性降低。發(fā)動機短艙前緣的徑向截面與機翼縫翼具有近似的氣動外形，進氣道結(jié)冰會導致發(fā)動機推力降低，而且當進氣道內(nèi)冰層脫落隨氣流進入發(fā)動機內(nèi)部，會打傷高速旋轉(zhuǎn)的葉片，甚至導致發(fā)動機破壞，因此也需要進行結(jié)冰防護。

結(jié)冰防護有多種方法，如：加入超疏水材料(CN206636710U)、碳納米管(CN110744833A)或微觀纖維結(jié)構(gòu)(CN206602672U)等，其中把電加熱層埋入防護區(qū)域表面的電加熱防除冰加熱效率高、覆蓋范圍廣；同時相比金屬結(jié)構(gòu)，飛機結(jié)構(gòu)上復合材料的大量使用可以大大降低燃油消耗，但是機翼縫翼和短艙前緣屬于遭受初始雷電附著的高概率表面，復合材料本身是高阻抗材料，閃電電流流經(jīng)復合材料結(jié)構(gòu)時會引起高的電壓降，造成復合材料結(jié)構(gòu)擊穿，導致嚴重威脅飛行安全，因此還需要具備閃電防護功能。

多功能蒙皮結(jié)構(gòu)的制造難點在于電加熱層、閃電防護層和復合材料層的集成和一體化制造。制造過程中電加熱層一般采用金屬熱噴涂工藝制造，是將熔融的金屬以高速粒子流的方式噴在基材表面以產(chǎn)生覆層，熱噴涂的噴嘴出口溫度(約3000℃)和粒子速度(500m/s-2100m/s)很高，噴涂到基材表面視距離和參數(shù)不同，由于熱固性復合材料的樹脂軟化溫度為180℃左右，熱固性預浸料的使用溫度為80℃左右，噴涂過程中噴涂高溫和高沖擊易造成復合材料預浸料中樹脂的提前固化和變形，目前解決方法有兩類。

第一類方法是對固化后的復合材料預浸漬纖維表面進行噴涂，再與承載的復合材料結(jié)構(gòu)機械連接在一起。這類解決方法大大增加了裝配工作量和重量，需要多次固化，成本較高，同時降低了表面加熱區(qū)域的連續(xù)性。第二類方法是復合材料選用耐高溫熱塑性復合材料，如聚醚醚酮PEEK、聚酰亞胺PI和聚醚酰亞胺PEI(專利FR2939767)。因PEEK樹脂熔融溫度340℃，PEI熔融溫度220℃，PI熔點334℃，熱塑性預浸料的使用溫度為120℃左右，因此這種方法對熱噴涂的參數(shù)區(qū)間要求很高，且加熱層結(jié)合強度較低。

因此，有必要研究一種多功能蒙皮結(jié)構(gòu)及其制備方法來應對現(xiàn)有技術的不足，以解決或減輕上述一個或多個問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種多功能蒙皮結(jié)構(gòu)及其制備方法，能夠具備閃電防護和電加熱防除冰功能，制備方法簡單，不需要多次進熱壓罐，成本低。

一方面，本發(fā)明提供一種多功能蒙皮結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述蒙皮結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)，所述層狀結(jié)構(gòu)依次包括導電層、第一絕緣層、加熱層、第二絕緣層和承載層；

所述導電層用于提供閃電通路；

所述第一絕緣層和所述第二絕緣層用于對所述加熱層進行定位，且保護所述承載層不發(fā)生異電位腐蝕；

所述加熱層用于電加熱防除冰；

所述承載層用于為其他層提供承載功能。

如上所述的方面和任一可能的實現(xiàn)方式，進一步提供一種實現(xiàn)方式，所述導電層為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或回路結(jié)構(gòu)。