CN107053769A - 航天飞行器用特种芳纶纸蜂窝芯材 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航天飞行器用特种芳纶纸蜂窝芯材，包括以芳纶纸为侧壁围成的蜂窝状的多个形状相同的呈六边形的格子，每个格子包括六个侧壁，每个格子的其中至少两个侧壁上各设有一连通结构，所述连通结构用于连通所述侧壁两侧的相邻格子；在垂直于侧壁的平面方向上，所述芳纶蜂窝芯材中的任一格子通过侧壁上的连通结构与所述芳纶蜂窝芯材侧面外的空间连通。本发明通过在芳纶蜂窝芯材的侧壁上设置连通结构，可以在成型时抽掉每个孔格内的空气，防止航天飞行器在太空真空环境下因孔格内空气产生的正压而导致夹层结构开胶和失效。
Description
技术领域
本发明属于先进高分子基复合材料技术领域，具体涉及一种航天飞行器用特种芳纶纸蜂窝芯材。
背景技术
芳纶蜂窝复合材料具有阻燃、绝缘、防腐、环保、轻质、高强等特点，其单位质量的强度是优质钢材的9倍。在军工领域，其广泛应用于航天、航空、舰船、坦克、导弹、雷达的高性能结构件和特种电子设备；在民用领域，其主要用于高速列车及汽车的高性能结构件、电网工程中的高端绝缘材料、建筑用隔热阻燃材料等。
芳纶蜂窝芯材在用于航天飞行器制造领域时，常作为夹层结构件。当航天飞行器在外太空飞行环境的真空状态下工作时，若蜂窝夹层结构的孔格内有残余空气，则空气产生的正压很可能导致夹层结构件开胶，进而发生结构变形使得整个夹层结构失效。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供一种结构稳定、能够在真空状态下不会开胶变形的航天飞行器用特种芳纶纸蜂窝芯材。
航天飞行器用特种芳纶纸蜂窝芯材，包括以芳纶纸为侧壁围成的蜂窝状的多个形状相同的呈六边形的格子，每个格子包括六个侧壁，其特征在于：每个格子的其中至少两个侧壁上各设有一连通结构，所述连通结构用于连通所述侧壁两侧的相邻格子；在垂直于侧壁的平面方向上，所述芳纶蜂窝芯材中的任一格子通过侧壁上的连通结构与所述芳纶蜂窝芯材侧面外的空间连通。
作为进一步优化，每个格子有且仅有两个侧壁上设置了连通结构。
作为进一步优化，所述格子的两连通结构分别设置在所述格子的两胶结边上，所述两连通结构之间的连线平行于所述两胶结边中心点的连线。
作为进一步优化，所述格子的两连通结构分别设置在所述格子的不相邻的两自由边上，所述两连通结构之间的连线不仅与所述两自由边中心点的连线平行，还经过由所述两连通结构连通的相邻格子上的另一个连通结构。
作为进一步优化，所述格子的两连通结构分别设置在所述格子的相邻的两自由边上，所述两连通结构之间的连线平行于所述相邻两侧壁中心点的连线。
作为进一步优化，所述连通结构为设置在所述侧壁顶面或底面中央的通槽。
作为进一步优化，所述连通结构为设置在所述侧壁上的通孔。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过在芳纶蜂窝芯材的侧壁上设置连通结构，可以在成型时抽掉每个孔格内的空气，防止航天飞行器在太空真空环境下因孔格内空气产生的正压而导致夹层结构开胶和失效；
2、将连通结构设置在格子的非胶结边上，不影响芳纶蜂窝芯材的结构强度；
3、将连通结构进一步设置在格子的两相邻自由边上，连通结构的连线能覆盖更多的格子，大大提高了加工效率。
附图说明
图1为第一种实施方案的结构示意图；
图2为图1中A区域的局部放大图；
图3为图1的侧面结构示意图；
图4为第二种实施方案的结构示意图；
图5为图4中B区域的局部放大图；
图6为第三种实施方案的结构示意图；
图7为图6中C区域的局部放大图；
图8为图6的侧面结构示意图；
其中，1-格子，2-侧壁，21-胶结边，22-自由边，3-连通结构。
具体实施方式
为了使发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
航天飞行器用特种芳纶纸蜂窝芯材，包括以芳纶纸为侧壁2的胶结边围成的蜂窝状的多个形状相同的呈六边形的格子1，每个格子1包括六个侧壁2，每个格子1的其中至少两个侧壁2上各设有一连通结构3，所述连通结构3用于连通所述侧壁2两侧的相邻格子1；在垂直于侧壁2的平面方向上，所述芳纶蜂窝芯材中的任一格子1通过侧壁2上的连通结构3与所述芳纶蜂窝芯材侧面外的空间连通。
本发明通过在芳纶蜂窝芯材内的格子侧壁上设置连通结构，让所有格子在侧面方向上都能连通到芯材外侧，使得特种蜂窝夹层结构在成型时便于抽掉每个孔格内的空气，以防止航天飞行器在太空真空环境下因孔格内空气产生的正压而导致夹层结构开胶和失效。
相邻格子之间的侧壁在本文的描述中由所述相邻格子所共享，由于格子总共只有六个面，因此每个格子最多能有六个连通结构。与芯材侧面外的空间连通是指在格子的侧面方向上而并非通过顶面或底面。
由于在实际生产过程中所述蜂窝结构是由多张芳纶纸通过间隔的涂胶位置粘合起来的，如图2、5、7所示，所述侧壁2可以分为由胶粘连形成的较厚的胶结边21以及非胶粘的自由边22。尽管每个格子能拥有的连通结构没有限制，但是由于连通结构是用来从外部抽出格子内的空气，理论上说每个格子有两个连通结构时即能实现该功能，多出来的连通结构不但会影响芳纶蜂窝芯材的结构强度，还增大了加工的难度，加工效率难以提高，不利于成本控制。当每个格子1有且仅有两个侧壁2上设置了连通结构3时，本申请提出如下三种优选实施方案。
作为第一种实施方案，如图1～3所示，所述格子1的两连通结构3分别设置在所述格子1的两胶结边21上，所述两连通结构3之间的连线平行于所述两胶结边21中心点的连线。通过如此设置，一个格子内的两连通结构之间的连线会穿过所述连线所经过的其他格子，由图1、3可知本方案中的一条连线能够覆盖一列格子，可以每列设置这么一条连线的连通结构以覆盖所有格子。
由于蜂窝芯材的结构强度主要受胶结边的影响，考虑到第一种实施方案的连通结构设置在胶结边上，一定程度上对胶结边的结构造成了破坏，会影响芳纶蜂窝芯材的结构强度。因此本申请在第一种实施方案的基础上进行改进，提出第二种实施方案。
作为第二种实施方案，如图4～5所示，所述格子1的两连通结构3分别设置在所述格子1的不相邻的两自由边22上，所述两连通结构3之间的连线不仅与所述两自由边22中心点的连线平行，还经过由所述两连通结构3连通的相邻格子1上的另一个连通结构3。通过如此设置，一个格子内的两连通结构之间的连线会穿过所述连线所经过的其他格子，由图4可知本方案中的一条连线能够覆盖一列格子，可以每列设置这么一条连线的连通结构以覆盖所有格子。
第二种实施方案将连通结构设置在自由边上，相对于第一种实施方案来说，对芳纶蜂窝芯材结构强度基本无影响。不过这两种方案中一条连线的连通结构只能覆盖一列格子，覆盖的效率还是比较低，无法提高加工效率。因此本申请又进行进一步改进，提出第三种实施方案。
作为第三种实施方案，如图6～8所示，所述格子1的两连通结构3分别设置在所述格子1的相邻的两自由边22上，所述两连通结构3之间的连线平行于所述相邻两侧壁2中心点的连线。通过如此设置，一个格子内的两连通结构之间的连线会穿过所述连线所经过的其他格子，由图6、8可知本方案中的一条连线能够覆盖两列格子，可以每两列设置这么一条连线的连通结构，每条连线能够覆盖相邻两列格子。可以看出，第三种实施方案中连通结构的连线数量较第一、第二种方案减少一半，加工效率提高一倍，且设置的格子避开了侧壁2胶结边，不会影响芳纶蜂窝芯材的结构强度。
以上三种实施方案，在某一格子上设置的两连通结构之间的连线穿过相邻格子，且也经过穿过的相邻格子上的连通结构，这样在整个蜂窝芯材上所述连通结构就分布在多个平行的直线上，如图3、8所示，由于连通结构呈直线分布，一方面加工连通结构的工序就会比较简单，降低加工成本，另一方面也方便抽出格子内的空气。
如图3、8所示，上述连通结构3是设置在所述侧壁2顶面或底面中央的通槽。所述通槽可以是矩形槽或弧形槽。这样设置的将连通结构可以很方便地加工出来，结构简单，节省生产成本。由于芯材在使用时通常会是多个芯材重叠粘合在一起，且通槽截面较小，通常只有1～3mm左右，因此并不会影响芯材的质量。
上述连通结构3还可以是设置在所述侧壁2上的通孔，通孔可以是矩形孔或圆形孔。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.航天飞行器用特种芳纶纸蜂窝芯材，包括以芳纶纸为侧壁围成的蜂窝状的多个形状相同的呈六边形的格子，每个格子包括六个侧壁，其特征在于：每个格子的其中至少两个侧壁上各设有一连通结构，所述连通结构用于连通所述侧壁两侧的相邻格子；在垂直于侧壁的平面方向上，所述芳纶蜂窝芯材中的任一格子通过侧壁上的连通结构与所述芳纶蜂窝芯材侧面外的空间连通。
2.根据权利要求1所述的航天飞行器用特种芳纶纸蜂窝芯材，其特征在于：每个格子有且仅有两个侧壁上设置了连通结构。
3.根据权利要求2所述的航天飞行器用特种芳纶纸蜂窝芯材，其特征在于：所述格子的两连通结构分别设置在所述格子的两胶结边上，所述两连通结构之间的连线平行于所述两胶结边中心点的连线。
4.根据权利要求2所述的航天飞行器用特种芳纶纸蜂窝芯材，其特征在于：所述格子的两连通结构分别设置在所述格子的不相邻的两自由边上，所述两连通结构之间的连线不仅与所述两自由边中心点的连线平行，还经过由所述两连通结构连通的相邻格子上的另一个连通结构。
5.根据权利要求2所述的航天飞行器用特种芳纶纸蜂窝芯材，其特征在于：所述格子的两连通结构分别设置在所述格子的相邻的两自由边上，所述两连通结构之间的连线平行于所述相邻两侧壁中心点的连线。
6.根据权利要求1～5任一项所述的航天飞行器用特种芳纶纸蜂窝芯材，其特征在于：所述连通结构为设置在所述侧壁顶面或底面中央的通槽。
7.根据权利要求1～5任一项所述的航天飞行器用特种芳纶纸蜂窝芯材，其特征在于：所述连通结构为设置在所述侧壁上的通孔。
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