CN102241166A - 小型无人机专用蜂窝复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小型无人机专用蜂窝复合材料,由面板与蜂窝夹层通过胶粘剂粘结成的层状复合结构,所述面板由外面板、蜂窝夹层、内面板所构成的层状复合结构,其中外面板依次由环氧罩光漆、面漆、外玻璃纤维层构成,内面板依次由里玻璃纤维层、碳纤维混编布层构成,蜂窝夹层固装在外面板的外玻璃纤维层与内面板的里玻璃纤维层之间,各层通过模具采用热固性树脂进行粘接,凝固后即成成品。本复合材料整体连接强度高,质轻,弯曲刚度大,飞行抗风压能力强,隔音,隔热,抗共振效果好,防火,防潮,耐磨,抗腐蚀,抗沙尘,成型后表面平整度高,热胀冷缩变形小,蜂窝凹槽不明显。
Description
技术领域
本发明属于航空领域,涉及无人机,尤其是一种小型无人机专用蜂窝复合材料。
背景技术
我国小型无人机行业起步较晚,设计过程中在外形、规格尺寸和搭载的设备方面一般是参考国外现役无人机设计,但是在玻璃钢制作工艺水平方面设计路线陈旧,造成一些型号无人机在机体重量、结构设计和材料强度等方面与国外90年代同类产品近似,没有太大突破。
近几年来,我国复合材料工业的新技术和新材料发展较快,复合材料是一种新兴材料,在飞行器上应用正处在发展阶段,因其材料质轻、抗冲击强度高、温差变形小(因温度的差异而造成的“蠕变”)、抗老化(可使用寿命延长),防腐蚀、雷电、静电及各种材料间相容性高等特性,在许多行业使用非常广泛。
蜂窝复合结构在飞机上应用比较广泛,如翼面、舱面、舵面、壁板、地板、雷达罩等;在航空航天领域,如内装饰板、雷达天线罩、导弹翼等,一般用铝、镁合金和碳纤维材料制作蜂窝材料,重量轻,成型后强度高。蜂窝复合结构主要是由面板(蒙皮)与蜂窝芯材通过胶粘剂粘结成的层状复合结构,航天航空行业蜂窝材料,都是比较厚实且材料重的型号,单面用面板封闭的较多,其他行业使用的更不适宜使用。
通过检索,尚未发现与本专利申请相同的公开文献。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足之处,提供一种重量轻、强度高、结构科学、寿命较长、成本低廉的小型无人机专用蜂窝复合材料。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的:
一种小型无人机专用蜂窝复合材料,由面板与蜂窝夹层通过胶粘剂粘结成的层状复合结构,其特征在于:所述面板由外面板、蜂窝夹层、内面板所构成的层状复合结构,其中外面板依次由环氧罩光漆、面漆、外玻璃纤维层构成,内面板依次由里玻璃纤维层、碳纤维混编布层构成,蜂窝夹层固装在外面板的外玻璃纤维层与内面板的里玻璃纤维层之间,各层通过模具采用热固性树脂进行粘接,凝固后即成成品。
而且,所述热固性树脂为环氧树脂,包括双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂。
而且,所述玻璃纤维布的厚度为0.1mm-0.5mm;碳纤维混编布为碳纤维布与玻璃纤维布经纬编织而成,其厚度0.1mm-0.5mm;所述面漆为氨酯漆;所述罩光漆为聚酯漆类。
而且,所述蜂窝夹层由蜂窝芯及蜂窝芯材构成,蜂窝芯的每目的直径为3mm,高度3mm;蜂窝芯材为铝箔、芳纶纸、玻璃纸或牛皮纸。
而且,在连接部位、承力部位的蜂窝芯内加装有玻璃微珠。
本发明的优点和积极效果是:
1、本复合材料整体连接强度高,质轻,弯曲刚度大,飞行抗风压能力强。
2、本复合材料隔音,隔热,抗共振效果好。
3、本复合材料防火,防潮,耐磨,抗腐蚀,抗沙尘。
4、本复合材料成型后表面平整度高,热胀冷缩变形小,蜂窝凹槽不明显。
附图说明
图1为本发明的结构断面示意图。
具体实施方式
下面结合附图通过具体实施例对本发明作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本发明的保护范围。
一种小型无人机专用蜂窝复合材料,参见图1,由面板与蜂窝夹层通过胶粘剂粘结成的层状复合结构。其中,面板包括:外面板由环氧罩光漆1、面漆2、外玻璃纤维层3构成,内面板由里玻璃纤维层5、碳纤维混编布层6构成,蜂窝夹层4固装在外面板的外玻璃纤维层与内面板的里玻璃纤维层之间。本复合材料的断面结构自里向外依次为:碳纤维混编布层、里玻璃纤维层、蜂窝芯夹层、外玻璃纤维层、面漆及环氧罩光漆。上述各层通过模具采用热固性树脂进行粘接,凝固后即成成品。
本实施例中,采用的热固性树脂为环氧树脂,包括双酚A型环氧树脂,双酚S型环氧树脂,双酚F型环氧树脂,作用是粘接或者渗透粘接各物质。所用玻璃纤维布的厚度为0.1mm-0.5mm,作用是为了组织结构连接和增加平面强度。所用碳纤维混编布的厚度0.1mm-0.5mm,由碳纤维布与玻璃纤维布经纬编织而成,作用是为增加结构强度和减轻重量。所采用的蜂窝夹层由蜂窝芯及蜂窝芯材构成,蜂窝芯由根据需要设定目数,每目的直径为3mm,高度3mm;蜂窝芯材为铝箔、芳纶纸、玻璃纸和牛皮纸等,在属于连接部位、承力部位的蜂窝芯内加装玻璃微珠,以提高该部位的强度。
蜂窝夹层结构的突出优点是:质轻,弯曲刚度大。所采用的面漆为氨酯漆,作用是美化和防止表面老化。所采用的罩光漆,为聚酯漆类,作用是增加光洁度和保护面漆表面。
本发明所制造的小型无人机,针对设计图形曲面的弯曲度,延展铺设时不宜使用超过3mm以上的厚度,蜂窝芯的密度间距应在3-4mm之间,经过多种试验和测试,不宜使用铝镁合金和碳纤维蜂窝材料,应使用芳纶纸材料,它与环氧树脂基有很好亲和性。
在采购此种蜂窝芯材料过程中发现,目前国内外还没有这种规格的产品,航天航空行业蜂窝的材料,都是比较厚实且材料重的型号,单面用面板封闭的较多,其他行业使用的更不适宜使用。
在需求不能满足设计的状况下,我们自行设计了图纸,由专业生产蜂窝材料的厂商为我专门生产了这种适合小型无人机“蜂窝复合结构”工艺使用的这种蜂窝芯(请注意:这是没有面板连接的)。目前国内无人机行业还没有厂家应用这种最新的蜂窝芯材料。
本发明的简要制造工艺为:
(1)材料准备:
(2)漆层喷制:在清理后的成型模具模腔内喷三遍罩光漆,漆层厚度控制在0.2-0.3mm;然后直接喷三遍面漆,并找平使漆层均匀,常温固化;
(3)刷涂环氧树脂、铺放玻璃纤维布:在漆层上刷涂环氧树脂,然后铺放玻璃布,并用毛刷将玻璃纤维布在环氧树脂上刷平;
(4)铺放蜂窝芯、补强:在玻璃纤维布上铺放蜂窝芯,之后,在受力部位进行补强,如在连接部位、承力部位,在蜂窝芯内加装玻璃微珠,然后再将玻璃纤维布以及碳纤混编布铺上,刷环氧树脂,将蜂窝芯的微珠封装,常温固化后,脱模;
(5)真空定型:将上述脱模后的构件放入真空袋内,放入暖房内抽真空,暖房温度80-100℃,负压-0.8兆帕,时间3小时,取出;真空袋采用具有良好延展性和高强度的尼龙膜或类似材料制成,用粘性的密封胶条与模具粘接在一起,将制件包裹在内,抽真空对制件施加压力。真空袋内通常要放有透气毡以使真空导路通畅。
(6)合模、修边:将两个构件合模,接口处用碳纤维丝采用环氧树脂将接口封装,然后放入暖房固化,暖房温度80-100℃,时间3小时,出壳,清边打眼、安装部件,即得成品。
本发明所制造的蜂窝复合材料,通过检测,在环境温度-40℃~+55℃,湿度为95%范围内不会产生变形和”蠕变”,抗酸\碱,承受震动频率20Hz~2000Hz不会断裂开胶.用此工艺生产的制品外形尺寸检测,10件/组尺寸长度误差为±0.01mm.符合国家相关标准。
Claims (5)
1.一种小型无人机专用蜂窝复合材料,由面板与蜂窝夹层通过胶粘剂粘结成的层状复合结构,其特征在于:所述面板由外面板、蜂窝夹层、内面板所构成的层状复合结构,其中外面板依次由环氧罩光漆、面漆、外玻璃纤维层构成,内面板依次由里玻璃纤维层、碳纤维混编布层构成,蜂窝夹层固装在外面板的外玻璃纤维层与内面板的里玻璃纤维层之间,各层通过模具采用热固性树脂进行粘接,凝固后即成成品。
2.根据权利要求1所述的小型无人机专用蜂窝复合材料,其特征在于:所述热固性树脂为环氧树脂,包括双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的小型无人机专用蜂窝复合材料,其特征在于:所述玻璃纤维布的厚度为0.1mm-0.5mm;碳纤维混编布为碳纤维布与玻璃纤维布经纬编织而成,其厚度0.1mm-0.5mm;所述面漆为氨酯漆;所述罩光漆为聚酯漆类。
4.根据权利要求1所述的小型无人机专用蜂窝复合材料,其特征在于:所述蜂窝夹层由蜂窝芯及蜂窝芯材构成,蜂窝芯的每目的直径为3mm,高度3mm;蜂窝芯材为铝箔、芳纶纸、玻璃纸或牛皮纸。
5.根据权利要求1或4所述的小型无人机专用蜂窝复合材料,其特征在于:在连接部位、承力部位的蜂窝芯内加装有玻璃微珠。
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