[發明專利]一種具有除冰功能的翼型前緣及翼型前緣的制備方法

有效

• 申請號: 202110378472.0
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113086156B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 潘蕾;楊澤韻;樊子銳;李澤宇;李昀潼
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64C1/00
• 分類號: B64C1/00;B64C3/26;B64D15/12;B64D15/16
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

本發明涉及一種具有除冰功能的翼型前緣及翼型前緣的制備方法。該翼型前緣包括：內層蒙皮、復合材料層和外層蒙皮；所述外層蒙皮和所述內層蒙皮為大小相同的矩形金屬面板，所述外層蒙皮和所述內層蒙皮之間為所述復合材料層，所述外層蒙皮和所述復合材料層之間燒結一層導熱導電墨水，并在所述內層蒙皮中與所述復合材料層不接觸的表面上排布壓電振子。本發明的翼型前緣可以提高除冰效果。

技術領域

本發明涉及機翼前緣設計領域，特別是涉及一種具有除冰功能的翼型前緣及翼型前緣的制備方法。

背景技術

翼型前緣包括機翼前緣及尾翼前緣，它們的主要功能包括產生升力、操縱方向和維持飛機的平衡。飛機在某些飛行條件下，作為迎風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生的結冰。鳥撞產生的變形及冰層的覆蓋均會破壞翼面的流型進而引起翼型表面氣流的分離，造成飛機氣動和操縱性能的下降，因此飛機的防鳥撞及除防冰問題一直是頗受關注的世界性難題。傳統的單一金屬層翼型前緣及熱空氣除防冰顯然已經不能滿足人們對飛機安全裕度的要求。目前，解決上述鳥撞及結冰問題的飛機翼型前緣結構主要有以下幾種：

(1)通過將熱氣防除冰系統與超聲波高頻振蕩輔助裝置相結合，實現熱除冰與超聲波除冰的雙重保障。該結構的缺點是除冰裝置過于復雜且超聲振動的頻率越高時產生的切向應力越小。

(2)通過在目標結構上粘貼固定壓電振子并施加一定電壓驅動信號，進而激勵整個機翼前緣蒙皮振動，達到除冰目的。激勵壓電振子產生面內或面外行波除去冰層。該結構的缺點是僅僅采用壓電片的振動激勵機翼前緣蒙皮振動除冰，而不是通過壓電片與飛機機翼自身模態形成共振狀態，產生相應的切向應力除冰。

(3)通過采用纖維增強環氧樹脂基復合材料與鈦合金或鋁合金制造翼型前緣。該結構的缺點是抗疲勞性能和溫度適應性不能滿足未來高超音速飛機等的發展需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有除冰功能的翼型前緣及翼型前緣的制備方法，以提高翼型前緣的除冰效果。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種具有除冰功能的翼型前緣，包括：內層蒙皮、復合材料層和外層蒙皮；所述外層蒙皮和所述內層蒙皮為大小相同的矩形金屬面板，所述外層蒙皮和所述內層蒙皮之間為所述復合材料層，所述外層蒙皮和所述復合材料層之間燒結一層導熱導電墨水，并在所述內層蒙皮中與所述復合材料層不接觸的表面上排布壓電振子。

可選的，所述復合材料層為聚醚醚酮樹脂中摻雜石墨烯的復合材料制成。

可選的，所述復合材料層包括：聚醚醚酮材料層和多層PEEK/Cf預浸料層。

可選的，所述復合材料層包括多層玻璃纖維增強環氧樹脂基預浸料層。

可選的，所述壓電振子以平行于所述內層蒙皮長邊的方式規則排列在所述內層蒙皮的表面。

可選的，所述導熱導電墨水為銅系導熱導電墨水。

本發明還提供一種翼型前緣的制備方法，包括：

裁制兩塊相同大小的矩形金屬面板分別作為內層蒙皮和外層蒙皮；

在所述外層蒙皮上涂覆一層導熱導電墨水；

在所述導熱導電墨水部分溶劑揮發后，鋪設復合材料層；所述復合材料層為聚醚醚酮樹脂中摻雜石墨烯的復合材料制成；

在所述復合材料層上覆蓋所述內層蒙皮，制成翼型前緣；

將所述翼型前緣在真空環境下，上模下行，并加熱至所需溫度，保溫保壓至導熱導電墨水燒結以及復合材料層固化成型后，隨爐保壓冷卻，冷卻后上模上行，取出所述翼型前緣；

在所述翼型前緣的內層蒙皮上排布壓電振子，并進行固定。