[發明專利]一種雙層結構復合材料包容機匣及其制備方法

在審

• 申請號: 202310473440.8
• 申請日: 2023-04-27
• 公開（公告）號: CN116604840A
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 張代軍;燕吉強;雷帥;劉燕峰;李軍;陳祥寶
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54;F02C7/00;D04C1/06;D04C1/02
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 孟慶浩

1.一種雙層結構復合材料包容機匣，由碳纖維復合材料芯層和有機纖維復合材料包容層組成，其特征在于：其中，

碳纖維復合材料芯層由單向碳纖維預浸料鋪貼，熱壓罐成型技術制備；

有機纖維復合材料包容層由有機纖維纖維整體編織在碳纖維復合材料芯層上，RTM成型技術制備；包容層有機纖維的整體編織規則如下：

包容層有機纖維紗線以機匣軸向為編織經向，以機匣環向為編織緯向，其中有機纖維紗線的經紗、緯紗均為連續紗線；

有機纖維緯紗的總列數為P/b，其中，P為包容層沿軸向要求的寬度，b為緯紗沿芯層軸向移動的距離；

奇數列緯紗穿過的交叉開口的經紗相同，偶數列緯紗穿過的交叉開口的經紗相同，奇數列緯紗與偶數列緯紗所經過的交叉開口的經紗不同，沿機匣環向方向形成交互聯鎖結構，消除經紗排布列之間的界面；連續的緯紗繞機匣一周穿過一層經紗開口后，沿厚度方向移動后繼續穿過下一層經紗開口，直至達到指定厚度H，消除經紗排布層之間的界面。

2.根據權利要求1所述雙層結構復合材料包容機匣的制備方法，其特征在于，制備方法如下：

(1)制備碳纖維復合材料芯層：將碳纖維預浸料鋪貼在成型芯模上，固化脫模后得到凈尺寸的碳纖維復合材料芯層；

(2)制備有機纖維復合材料包容層：

a)根據包容層厚度H要求確定有機纖維經紗層數N，在碳纖維復合材料芯層表面沿機匣環向排布M列經紗，由包容區上端開始，相鄰列經紗交叉開口引入第一列第一圈緯紗，第一圈緯紗沿機匣環向依次穿過第一層第i列與第i+1列經紗的開口，總計穿過M列經紗后回到第一列第一圈緯紗起始位置，緯紗沿厚度方向向外移動H/N距離繼續沿機匣環向依次穿過第二層第i列與第i+1列經紗的開口形成第一列第二圈緯紗，總計穿過M列經紗后回到第一列第二圈緯紗起始位置，依次完成N圈緯紗纏繞后N層經紗互鎖達到指定厚度H，完成第一列緯紗編織，此時緯紗位于第一列第N圈位置；

b)緯紗沿芯層軸向移動b距離后依次穿過第N層第i+1列與第i+2列經紗的開口形成第二列第N圈緯紗，總計穿過M列經紗后回到第二列第N圈緯紗起始位置，緯紗沿厚度方向向內移動H/N距離繼續沿機匣環向穿過第N-1層第i+1列與第i+2列經紗的開口形成第二列第N-1圈緯紗，依次完成N圈緯紗纏繞后N層經紗互鎖達到指定厚度H，完成第二列緯紗編織，此時緯紗達位于第二列第一圈位置，緯紗沿芯層軸向移動b距離開始下一列第一圈緯紗編織；

c)重復步驟a)、步驟b)，完成P/b列緯紗編織后，達到包容層沿軸向要求的寬度P，得到整體編織的有機纖維包容層。

d)復合材料包容機匣固化成型：在有機纖維包容層中填充樹脂升溫固化，得到一種雙層結構復合材料包容機匣。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，碳纖維復合材料芯層在成型芯模上的鋪貼方法為手工鋪貼或自送鋪絲或自動鋪帶中的一種或多種。

4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，包容層有機纖維紗線以機匣軸向為編織經向，以機匣環向為編織緯向。

5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，包容層有機纖維中經紗、緯紗均為連續紗線。

6.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，包容層有機纖維緯紗中奇數列緯紗穿過的交叉開口的經紗相同，偶數列緯紗穿過的交叉開口的經紗相同，奇數列緯紗與偶數列緯紗所經過的交叉開口的經紗不同，沿機匣環向方向形成交互聯鎖結構，消除經紗排布列之間的界面；連續的緯紗繞機匣一周穿過一層經紗開口后，沿厚度方向移動后繼續穿過下一層經紗開口，直至達到指定厚度H，消除經紗排布層之間的界面。

7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，i為正整數，i≤M-1。

8.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，包容層有機纖維為芳綸纖維、高分子量聚乙烯纖維、聚對苯撐苯并雙噁唑纖維、聚對苯并咪唑纖維、聚苯撐吡啶并二咪唑纖維、聚酰亞胺纖維中的一種或者多種。