CN110299598B - 一种芳纶蒙皮-纸蜂窝夹层筒壳结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种芳纶蒙皮‑纸蜂窝夹层筒壳结构及其制备方法和应用，特别是涉及一种应用于航天器天线分系统支撑结构的Kevlar49芳纶纤维编织布增强环氧树脂基复合材料蒙皮‑Nomex有孔芳纶纸蜂窝夹层筒壳结构及其制备方法，属于航天器复合材料结构及其成形技术领域。

Description

一种芳纶蒙皮-纸蜂窝夹层筒壳结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种芳纶蒙皮-纸蜂窝夹层筒壳结构及其制备方法和应用，特别是涉及一种应用于航天器天线分系统支撑结构的Kevlar49芳纶纤维编织布增强环氧树脂基复合材料蒙皮-Nomex有孔芳纶纸蜂窝夹层筒壳结构及其制备方法，属于航天器复合材料结构及其成形技术领域。
背景技术
蜂窝夹层筒壳结构具有质量轻、比强度高、比刚度高、抗弯刚度高等突出优点，且在相同的载荷条件下，相比实心结构的变形和应力更小，因此已广泛应用于航天器的主承力结构和次承力结构，如通信领域航天器结构分系统中的卫星中心承力筒就采取碳纤维增强树脂基复合材料蒙皮——铝蜂窝夹层筒壳结构。但航天器天线分系统中的支撑结构不仅对静力载荷的承受能力有预定的要求，而且对产品的结构重量、透波性能、电性能，以及其承受动载和局部冲击载荷的能力也有着更为严格的要求，因此无法采用传统的脆性碳纤维增强树脂基复合材料蒙皮(以下简称碳蒙皮)和铝蜂窝夹芯。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构及其制备方法，该芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构作为航天器天线分系统的馈源支撑结构。
本发明的技术解决方案是：
一种芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构，该结构包括上法兰、筒身和下法兰；上法兰包括芳纶外蒙皮A、纸蜂窝夹芯A、芳纶内蒙皮A和连接接头A；筒身包括芳纶外蒙皮B、纸蜂窝夹芯B、芳纶内蒙皮B、连接接头B和减轻孔；下法兰包括芳纶外蒙皮C、纸蜂窝夹芯C、芳纶内蒙皮C和连接接头C；
所述上法兰的芳纶外蒙皮A和芳纶内蒙皮A之间为纸蜂窝夹芯A，连接接头A包括法兰盘A和连接柱A两部分，法兰盘A位于芳纶内蒙皮A上，连接柱A镶嵌在纸蜂窝夹芯A内；
所述筒身的芳纶内蒙皮B和芳纶外蒙皮B之间为纸蜂窝夹芯B，连接接头 B包括法兰盘B和连接柱B两部分，法兰盘B位于芳纶外蒙皮B的外面，连接柱B镶嵌在纸蜂窝夹芯B内，减轻孔按规定的间距尺寸均布在筒身上；
所述下法兰的芳纶外蒙皮C和芳纶内蒙皮C之间为纸蜂窝夹芯C，连接接头C包括法兰盘C和连接柱C两部分，法兰盘C位于芳纶内蒙皮C上，连接柱C镶嵌在纸蜂窝夹芯C内；
所述上法兰的芳纶外蒙皮A、筒身的芳纶内蒙皮B，以及下法兰的芳纶外蒙皮C为一整体的C形圆壳蒙皮；
所述上法兰的芳纶内蒙皮A由两件半圆环A对接为一整环结构；
所述筒身的芳纶外蒙皮B为一圆壳结构，该圆壳结构具有一条贯穿高度方向的拼接缝，芳纶外蒙皮B在拼接缝两侧采取坡面搭接形式；
所述下法兰的芳纶内蒙皮C由两件对称的C形圆环B对接为一整环结构；
所述上法兰的芳纶内蒙皮A与筒身的芳纶外蒙皮B之间通过上加强层连接为一体，上加强层为L形圆壳，由胶粘剂胶接2层芳纶纤维编织布形成；
所述下法兰的芳纶内蒙皮C与筒身的芳纶外蒙皮B之间通过下加强层连接为一体，下加强层为L形圆壳，由胶粘剂胶接2层芳纶纤维编织布形成；
一种芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构的制备方法，该方法的步骤包括：
(1)制备C形圆壳蒙皮的成形模具：C形圆壳蒙皮的成形模具包括上盖、芯模、底盘，以及连接紧固件和定位销钉，连接紧固件用于将上盖和底盘分别安装在芯模的两端，定位销钉用于准确控制上盖和底盘在芯模上的安装位置和反复拆装精度；
所述上盖下表面、芯模外表面和底盘上表面所形成的表面为C形圆壳蒙皮的成形面，能够同步成形出上法兰的芳纶外蒙皮A、筒身的芳纶内蒙皮B，以及下法兰的芳纶外蒙皮C；
所述上盖包括成形面A、成形孔A、安装孔A和定位孔A；成形面A的平面尺寸与芳纶外蒙皮A的外表面对应；成形孔A的尺寸和位置与连接接头A 在芳纶外蒙皮A上的安装孔对应，成形孔A的深度为3～6mm，能够在铺层环节依据成形孔A的外形轮廓在芳纶外蒙皮A的层合体上裁剪出连接接头A的安装孔；安装孔A和定位孔A用于上盖与芯模的连接固定和准确定位；
所述芯模包括成形面B、成形孔B、安装孔B、安装孔C、减轻孔成形孔 A和定位孔B、定位孔C；成形面B的形面尺寸与芳纶内蒙皮B的外表面对应；成形孔B的尺寸和位置与连接接头B在芳纶内蒙皮B上的安装孔对应，成形孔B的深度为3～6mm，能够在铺层环节依据成形孔B的外形轮廓在芳纶内蒙皮B的层合体上裁剪出连接接头B的安装孔；减轻孔成形孔A的尺寸和位置与芳纶内蒙皮B上的减轻孔对应，减轻孔成形孔A的深度为3～6mm，能够在铺层环节依据减轻孔成形孔A的外形轮廓在芳纶内蒙皮B的层合体上裁剪出减轻孔；安装孔B和定位孔B位于芯模顶部，安装孔B和定位孔B分别与上盖上的安装孔A和定位孔A一一对应，安装孔B和定位孔B用于上盖与芯模的连接固定和准确定位；安装孔C和定位孔C位于芯模底部，安装孔C和定位孔C用于底盘与芯模的连接固定和准确定位；
所述底盘包括成形面C、成形孔C、安装孔D和定位孔D；成形面C的平面尺寸与芳纶外蒙皮C的外表面对应；成形孔C的尺寸和位置与连接接头C 在芳纶外蒙皮C上的安装孔对应，成形孔C的深度为3～6mm，能够在铺层环节依据成形孔C的外形轮廓在芳纶外蒙皮C的层合体上裁剪出连接接头C的安装孔；安装孔D和定位孔D用于底盘与芯模的连接固定和准确定位，安装孔 D和定位孔D分别与芯模底部的安装孔C和定位孔C一一对应；
所述上盖、芯模和底盘均采用硬质铝合金加工成形，根据C形圆壳蒙皮的固化成形温度、外表面(即芳纶外蒙皮A、芳纶内蒙皮B和芳纶外蒙皮C共同组成的外表面)尺寸构型、减轻孔和连接接头A、连接接头B、连接接头C安装孔的位置和尺寸，以及上盖和底盘与芯模的连接和定位需求设计成形模具，同时考虑硬质铝合金与芳纶蒙皮材料的热膨胀系数差异，使组装为一体的成形模具在C形圆壳蒙皮固化成形环节达到最高固化温度并保温时膨胀到设计要求的尺寸；
所述C形圆壳蒙皮的成形模具还用于芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构的固化成形，能够满足对芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构的定位和外形保持需求；
(2)制备芳纶外蒙皮B的成形模具：芳纶外蒙皮B的成形模具包括一圆锥阳模，该圆锥阳模包括成形面D，成形孔D和减轻孔成形孔B；该芳纶外蒙皮B的成形模具还包括位于圆锥阳模两端的圆盘54，圆盘54用于撑高和移动圆锥阳模；成形面D的形面尺寸与芳纶外蒙皮B的内表面对应；成形孔D的尺寸和位置与连接接头B在芳纶外蒙皮B上的安装孔对应，成形孔D的深度为3～6mm，能够在铺层环节依据成形孔D的外形轮廓在芳纶外蒙皮B的层合体上裁剪出连接接头B的安装孔；减轻孔成形孔B的尺寸和位置与芳纶外蒙皮 B上的减轻孔对应，减轻孔成形孔B的深度为3～6mm，能够在铺层环节依据减轻孔成形孔B的外形轮廓在芳纶外蒙皮B的层合体上裁剪出减轻孔；
所述圆锥阳模采用硬质铝合金加工成形，圆盘54采用硬质铝合金加工成形，圆锥阳模的外表面为芳纶外蒙皮B的成形面，根据芳纶外蒙皮B的固化成形温度、减轻孔和连接接头B安装孔的位置和尺寸，以及芳纶外蒙皮B的内表面尺寸构型设计圆锥阳模，同时考虑硬质铝合金与芳纶蒙皮材料的热膨胀系数差异，使圆锥阳模在芳纶外蒙皮B固化成形环节达到最高固化温度并保温时膨胀到设计要求的尺寸；
(3)制备芳纶内蒙皮A的成形模具：芳纶内蒙皮A的成形模具为一圆盘模具，该圆盘模具包括成形面E，成形孔E和分离段A；分离段A用于将成形面E对称分割为两部分，从而使芳纶内蒙皮A能够按需求成形为两件对称的半圆环A；成形面E对称分布在分离段A的两侧，成形面E的平面尺寸与芳纶内蒙皮A的外表面对应；成形孔E的尺寸和位置与连接接头A在芳纶内蒙皮A 上的安装孔对应，成形孔E的深度为3～6mm，能够在铺层环节依据成形孔E 的外形轮廓在芳纶内蒙皮A的层合体上裁剪出连接接头A的安装孔；
所述圆盘模具采用硬质铝合金加工成形，上表面为芳纶内蒙皮A的成形面，根据芳纶内蒙皮A的固化成形温度、连接接头A安装孔的位置和尺寸，以及芳纶内蒙皮A的外表面尺寸构型设计圆盘模具，同时考虑硬质铝合金与芳纶蒙皮材料的热膨胀系数差异，使圆盘模具在芳纶内蒙皮A固化成形环节达到最高固化温度并保温时膨胀到设计要求的尺寸；
(4)制备芳纶内蒙皮C的成形模具：芳纶内蒙皮C的成形模具为一圆盘模具，该圆盘模具包括成形面F，成形孔F和分离段B；分离段B用于将成形面F对称分割为两部分，从而使芳纶内蒙皮C能够按需求成形为两件对称的半圆环B；成形面F对称分布在分离段B的两侧，成形面F的平面尺寸与芳纶内蒙皮C的外表面对应；成形孔F的尺寸和位置与连接接头C在芳纶内蒙皮C 上的安装孔对应，成形孔F的深度为3～6mm，能够在铺层环节依据成形孔F 的外形轮廓在芳纶内蒙皮C的层合体上裁剪出连接接头C的安装孔；
所述圆盘模具采用硬质铝合金加工成形，上表面为芳纶内蒙皮C的成形面，根据芳纶内蒙皮C的固化成形温度、连接接头C安装孔的位置和尺寸，以及芳纶内蒙皮C的外表面尺寸构型设计圆盘模具，同时考虑硬质铝合金与芳纶蒙皮材料的热膨胀系数差异，使圆盘模具在芳纶内蒙皮C固化成形环节达到最高固化温度并保温时膨胀到设计要求的尺寸；
(5)制备环氧树脂浸渍芳纶纤维编织布的预浸料；
所述芳纶纤维编织布在浸渍环氧树脂前先进行除湿操作，除湿温度为 105～110℃，时间为1.5～2小时，除湿操作的目的是预先排除芳纶纤维编织布中吸湿的水分，以便提高环氧树脂对芳纶纤维的浸润效果；
所述预浸料的制备方法为：将环氧树脂按36％～48％的重量含量，分两次均匀涂刷在已完成除湿操作，并降至室温的芳纶纤维编织布上，两次刷胶的时间间隔为15～20min，两次刷胶的方向互相垂直，能够实现刷胶均匀、无目视可见的气泡；
(6)对步骤(5)得到的预浸料进行除湿操作：将步骤(5)得到的预浸料于100～105℃下烘干20～30min，自然降温至室温后于相对湿度﹤60％的操作间内在预浸料表面覆盖保护膜(聚乙烯薄膜)，随后立即进行芳纶蒙皮的铺叠操作；
(7)铺叠C形圆壳蒙皮：在C形圆壳蒙皮成形模具的成形面喷涂脱模剂；利用步骤(6)得到的预浸料，按纤维取向0°/45°/0°/45°/0°次序，采取对接形式依次铺叠5层预浸料，每层预浸料的拼接缝互相错开60°～90°，纤维取向0°方向为蒙皮高度方向，预浸料完全覆盖上盖的成形面A、芯模的成形面B和底盘的成形面C，形成C形圆壳蒙皮层合体A；依据上盖上成形孔A的外形轮廓在层合体A上裁剪出连接接头A的安装孔；依据芯模上减轻孔成形孔A和的成形孔B的外形轮廓在层合体A上分别裁剪出芳纶内蒙皮B上的减轻孔和连接接头B的安装孔；依据底盘上成形孔C的外形轮廓在层合体A上裁剪出连接接头C的安装孔；依据上盖和底盘的外形轮廓在层合体A上分别裁剪出芳纶外蒙皮A和芳纶外蒙皮C的外形轮廓；
(8)铺叠芳纶外蒙皮B：在芳纶外蒙皮B成形模具的外表面喷涂脱模剂；利用步骤(6)得到的预浸料，按纤维取向0°/45°/0°/45°/0°次序，采取坡面搭接形式依次铺叠5层预浸料，形成芳纶外蒙皮B的层合体B，每层预浸料的拼接缝交错搭接20～50mm，纤维取向0°方向为蒙皮高度方向；依据模具上减轻孔成形孔B和成形孔D的外形轮廓在层合体B上分别裁剪出芳纶外蒙皮B上的减轻孔和连接接头B的安装孔；依据模具的外形轮廓在层合体B上裁剪出芳纶外蒙皮B的外形轮廓；
(9)铺叠芳纶内蒙皮A：在芳纶内蒙皮A成形模具的上表面喷涂脱模剂；利用步骤(6)得到的预浸料，按纤维取向0°/45°/0°/45°/0°次序，采取对接形式依次铺叠5层预浸料，形成芳纶内蒙皮A的层合体C，纤维取向0°方向为水平坐标轴方向；依据模具上成形孔E的外形轮廓在层合体C上裁剪出芳纶内蒙皮A上连接接头A的安装孔；依据模具的外形轮廓在层合体C上裁剪出芳纶内蒙皮A的外形轮廓；
(10)铺叠芳纶内蒙皮C：在芳纶内蒙皮C成形模具的上表面喷涂脱模剂；利用步骤(6)得到的预浸料，按纤维取向0°/45°/0°/45°/0°次序，采取对接形式依次铺叠5层预浸料，形成芳纶内蒙皮C的层合体D，纤维取向0°方向为水平坐标轴方向；依据模具上成形孔F的外形轮廓在层合体D上裁剪出芳纶内蒙皮C上连接接头C的安装孔；依据模具的外形轮廓在层合体D上裁剪出芳纶内蒙皮C的外形轮廓；
(11)在热压罐中固化芳纶蒙皮：在步骤(7)得到的层合体A、步骤(8) 得到的层合体B、步骤(9)得到的层合体C和步骤(10)得到的层合体D表面依次铺放透气材料、隔离材料、吸胶材料和透气毡，然后用真空袋膜和密封胶带封装真空系统，采取真空袋——热压罐法固化芳纶蒙皮，脱模后得到由芳纶外蒙皮A、芳纶内蒙皮B和芳纶外蒙皮C组成的C形圆壳蒙皮，以及芳纶外蒙皮B、芳纶内蒙皮A和芳纶内蒙皮C产品；
所述热压罐法固化芳纶蒙皮的方法为：于室温下抽真空，真空压力≤-0.092MPa后按(0.5-1)℃/min的速率开始升温至(80±5)℃，并保温 (20～30)min；然后升温至(90～95)℃，加压至(0.2～0.3)MPa，并保温 (15～20)min，完成芳纶蒙皮的预压操作；随后逐级升温加压，至 (125～130)℃，加压至(0.4～0.5)MPa，再于(165±5)℃下加压至(0.5～0.7)MPa，并保温(120±10)min；最后，按(0.5-1)℃/min的速率降温至(70～80)℃，卸掉真空和压力，拆除C形圆壳蒙皮成形模具的上盖，以避免成形模具在降温环节收缩而损伤产品。
(12)对纸蜂窝夹芯进行热真空除气操作：选取与纸蜂窝夹芯A等高的纸蜂窝坯件，依据纸蜂窝夹芯A的外轮廓尺寸裁剪得到纸蜂窝夹芯A；选取与纸蜂窝夹芯B等高的纸蜂窝坯件，依据纸蜂窝夹芯B的平面展开尺寸裁剪得到纸蜂窝夹芯B；选取与纸蜂窝夹芯C等高的纸蜂窝坯件，依据纸蜂窝夹芯C的外轮廓尺寸裁剪得到纸蜂窝夹芯C；将得到的纸蜂窝夹芯A、纸蜂窝夹芯B和纸蜂窝夹芯C于(120±5)℃下，保持真空度不小于5×103Pa，预处理6～8h，然后停真空、自然降温至室温后于相对湿度﹤60％的操作间内在纸蜂窝夹芯A、纸蜂窝夹芯B和纸蜂窝夹芯C的表面覆盖保护膜(洁净的聚乙烯薄膜或隔离纸)，随后立即进行芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构的组装操作；
(13)组装芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构：对正孔位，将步骤(11) 得到的C形圆壳蒙皮再次组装在C形圆壳蒙皮的成形模具上；然后在步骤(11) 得到的C形圆壳蒙皮和芳纶外蒙皮B、芳纶内蒙皮A、芳纶内蒙皮C的胶接面涂敷胶粘剂；在C形圆壳蒙皮外表面放置步骤(12)得到的纸蜂窝夹芯A、纸蜂窝夹芯B和纸蜂窝夹芯C；对照C形圆壳蒙皮上连接接头A的安装孔轮廓在纸蜂窝夹芯A内裁剪出对应的安装孔，对照C形圆壳蒙皮上连接接头B的安装孔轮廓在纸蜂窝夹芯B内裁剪出对应的安装孔，对照C形圆壳蒙皮上连接接头C的安装孔轮廓在纸蜂窝夹芯C内裁剪出对应的安装孔；沿纸蜂窝夹芯A、纸蜂窝夹芯B和纸蜂窝夹芯C的安装孔边缘缠绕一圈与纸蜂窝夹芯等高的发泡胶圈；然后采取在拼接缝处进行坡面搭接的形式，在筒身的纸蜂窝夹芯B外放置芳纶外蒙皮B，采取在拼接缝处进行对接的形式，在上法兰的纸蜂窝夹芯A 外放置芳纶内蒙皮A，在下法兰的纸蜂窝夹芯C外放置芳纶内蒙皮C；最后，将连接接头A镶嵌在纸蜂窝夹芯A的安装孔内、连接接头B镶嵌在纸蜂窝夹芯B的安装孔内、连接接头C镶嵌在纸蜂窝夹芯C的安装孔内，并利用定位工装进行准确定位；在上法兰和下法兰外部安装δ(3～5)mm的铝制挡圈保护纸蜂窝夹芯A和纸蜂窝夹芯C，最终得到纸蜂窝夹层筒壳结构与其定位和保持外形工装的组合体；
(14)在热压罐中固化芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构：在步骤(13) 得到的组合体表面依次铺放透气氟布和透气毡，然后用真空袋膜和密封胶带封装真空系统，采取真空袋——热压罐法固化芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构，脱模后得到芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构半成品；
所述透气氟布在铺放前应先拆除上盖与芯模的定位销钉，并将上盖与芯模的连接紧固钉拧松，目的是使上盖在芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构固化后的降温环节能够自由上移一定尺寸，避免上盖因芯模收缩而损伤产品；
所述热压罐法固化芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构的方法为：先抽真空检漏，使真空压力≤(-0.1～-0.092)MPa后，在真空袋膜外覆盖厚毡被进行保温，然后关闭罐门，以(0.5～1)℃/min的速率升温至(80～90)℃，然后停真空、通大气，加压至(0.12～0.3)MPa，并于(130±5)℃下，保温(120±10) min，使产品固化成形；随后保持压力降温至60℃以下，打开罐门，分离出芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构半成品。
(15)胶接上加强层和下加强层：在步骤(14)得到的芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构半成品上，利用胶粘剂在上法兰的芳纶内蒙皮A与筒身的芳纶外蒙皮B之间胶接2层L形的芳纶纤维编织布，芳纶纤维编织布完全覆盖芳纶内蒙皮A的下表面以及芳纶外蒙皮B上端120～150mm范围；在下法兰的芳纶内蒙皮C与筒身的芳纶外蒙皮B之间胶接2层L形的芳纶纤维编织布，芳纶纤维编织布完全覆盖芳纶内蒙皮C的上表面以及芳纶外蒙皮B下端 120～150mm范围；室温下施加设定压力，待胶粘剂固化后得到最终产品。
得到的芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构作为航天器天线分系统的馈源支撑结构。
有益效果
(1)本发明采取按结构分区分别设计芳纶蒙皮的成形模具，并采取上盖、芯模和底盘的组装模具先后成形C形圆壳蒙皮和芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构，不仅简化了模具设计，节省了模具数量，降低了模具制造周期和成本，而且共用模具更有利于控制产品的几何构型和尺寸精度，提高装配面的形位公差，同时，分体模具更易于实现产品与模具的有效分离，降低了产品的脱模损伤风险；
(2)本发明采取在芳纶蒙皮铺叠环节，直接依据成形模具上的外形轮廓和成形孔轮廓，在蒙皮层合体上裁剪出蒙皮的外形和对应开孔，不仅避免了芳纶纤维层合体热压成形后的机加难题，而且大幅缩减了产品的制造周期和成本；
(3)本发明采取芳纶纤维编织布浸渍树脂基体前先进行除湿操作，能够有效排除芳纶纤维中吸湿的水分，提高了树脂基体对芳纶纤维的浸润效果，更有利于提高芳纶蒙皮的层间剪切强度等力学性能，层间剪切强度均值达到 33MPa；
(4)本发明采取在芳纶蒙皮铺叠前先对浸渍树脂基体的芳纶纤维编织布预浸料进行除湿操作，并在芳纶蒙皮固化环节增加预压操作，更有利于排除芳纶蒙皮层合体中的水分等低分子挥发份，并使层合体进一步定型，预浸料层间贴合密实，从而能够有效避免芳纶蒙皮的层间气泡和分层缺陷；
(5)本发明采取使用前对芳纶纸蜂窝夹芯先进行热真空除气操作，能够有效排除纸蜂窝夹芯因浸胶定型而残留的溶剂等低分子挥发份，从而有效避免了芳纶蒙皮与纸蜂窝夹芯之间的脱粘或弱粘缺陷，提高了芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构的力学性能，产品随炉芳纶蒙皮—纸蜂窝夹层结构的平面压缩强度均值达2.54MPa，平面压缩模量均值达76.8MPa，平面剪切强度均值达 1.09MPa，平面剪切模量均值达36GPa，弯曲强度均值达78.2MPa，弯曲刚度均值达1.51E+08Nmm2，剪切刚度均值达37kN，纸蜂窝夹芯剪切模量均值达41.7MPa；
(6)本发明采取C形圆壳蒙皮固化后于(70～80)℃下先拆除上盖进行热脱模，能够有效避免因成形模具在降温环节收缩时带动上盖下移而导致产品上法兰损伤的质量问题；
(7)本发明采取芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构封装固化前，先拆除上盖与芯模的定位销钉，并拧松上盖与芯模的连接紧固钉，可在降温环节为上盖提供一定的上移尺寸，能够有效避免因模具收缩而压溃产品上、下法兰的质量问题。
附图说明
图1为本发明芳纶蒙皮——纸蜂窝蜂窝夹层筒壳结构示意图，1-上法兰，2-筒身，3-下法兰，4-芳纶外蒙皮A，5-纸蜂窝夹芯A、6-芳纶内蒙皮A，7- 连接接头A，8-芳纶内蒙皮B，9-纸蜂窝夹芯B、10-芳纶外蒙皮B，11-连接接头B，12-减轻孔，13-芳纶外蒙皮C，14-纸蜂窝夹芯C、15-芳纶内蒙皮C， 16-连接接头C，17-法兰盘A，18-连接柱A，19-法兰盘B，20-连接柱B，21- 法兰盘C，22-连接柱C，23-上加强层，24-下加强层；
图2为本发明C形圆壳蒙皮的成形模具示意图，25-上盖，26-芯模，27- 底盘，28-连接紧固件，29-定位销钉，30-成形面A，31-成形孔A，32-安装孔 A，33-定位孔A，34-成形面B，35-成形孔B，36-安装孔B，37-安装孔C， 38-减轻孔成形孔A，39-定位孔B，40-定位孔C，41-成形面C，42-成形孔C， 43-安装孔D，44-定位孔D；
图3为本发明芳纶外蒙皮B(10)的成形模具示意图，45-成形面D，46-成形孔D，47-减轻孔成形孔B，54-圆盘；
图4为本发明芳纶内蒙皮A(6)的成形模具示意图，48-成形面E，49-成形孔E，50-分离段A；
图5为本发明芳纶内蒙皮C(15)的成形模具示意图，51-成形面F，52-成形孔F，53-分离段B。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述。
实施例
一种芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构如图1所示，该结构包括上法兰1、筒身2和下法兰3；上法兰1包括芳纶外蒙皮A4、纸蜂窝夹芯A5、芳纶内蒙皮A6和连接接头A7；筒身2包括芳纶内蒙皮B8、纸蜂窝夹芯B9、芳纶外蒙皮B10、连接接头B11和减轻孔12；下法兰3包括芳纶外蒙皮C13、纸蜂窝夹芯C14、芳纶内蒙皮C15和连接接头C16；
所述上法兰1的芳纶外蒙皮A4和芳纶内蒙皮A6之间为纸蜂窝夹芯A5，连接接头A7包括法兰盘A17和连接柱A18两部分，法兰盘A17位于芳纶内蒙皮A6上，连接柱A18镶嵌在纸蜂窝夹芯A5内；
所述筒身2的芳纶内蒙皮B8和芳纶外蒙皮B10之间为纸蜂窝夹芯B9，连接接头B11包括法兰盘B19和连接柱B20两部分，法兰盘B19位于芳纶外蒙皮B10的外面，连接柱B20镶嵌在纸蜂窝夹芯B9内，减轻孔12按规定的间距尺寸均布在筒身2上；
所述下法兰3的芳纶外蒙皮C13和芳纶内蒙皮C15之间为纸蜂窝夹芯 C14，连接接头C16包括法兰盘C21和连接柱C22两部分，法兰盘C21位于芳纶内蒙皮C15上，连接柱C22镶嵌在纸蜂窝夹芯C14内；
所述上法兰1的芳纶外蒙皮A4、筒身2的芳纶内蒙皮B8，以及下法兰3 的芳纶外蒙皮C13为一整体的C形圆壳蒙皮；
所述上法兰1的芳纶内蒙皮A6由两件半圆环A对接为一整环结构；
所述筒身2的芳纶外蒙皮B10为一圆壳结构，该圆壳结构具有一条贯穿高度方向的拼接缝，芳纶外蒙皮B10在拼接缝两侧采取坡面搭接形式；
所述下法兰3的芳纶内蒙皮C15由两件半圆环B对接为一整环结构；
所述上法兰1的芳纶内蒙皮A6与筒身2的芳纶外蒙皮B10之间通过上加强层23连接为一体，上加强层23为L形圆壳，由胶粘剂胶接2层芳纶纤维编织布形成；
所述下法兰3的芳纶内蒙皮C15与筒身2的芳纶外蒙皮B10之间通过下加强层24连接为一体，下加强层24为L形圆壳，由胶粘剂胶接2层芳纶纤维编织布形成；
一种芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构的制备方法，该方法的步骤包括：
(1)制备C形圆壳蒙皮的成形模具：C形圆壳蒙皮的成形模具如图2所示，包括上盖25、芯模26、底盘27，以及连接紧固件28和定位销钉29，连接紧固件28用于将上盖25和底盘27分别安装在芯模26的两端，定位销钉29用于准确控制上盖25和底盘27在芯模26上的安装位置和反复拆装精度；
所述上盖25下表面、芯模26外表面和底盘27上表面所形成的表面为C 形圆壳蒙皮的成形面，能够同步成形出上法兰1的芳纶外蒙皮A4、筒身2的芳纶内蒙皮B8，以及下法兰3的芳纶外蒙皮C13；
所述上盖25包括成形面A30、成形孔A31、安装孔A32和定位孔A33；成形面A30的平面尺寸与芳纶外蒙皮A4的外表面对应；成形孔A31的尺寸和位置与连接接头A7在芳纶外蒙皮A4上的安装孔对应，成形孔A31的深度为3.5mm，能够在铺层环节依据成形孔A31的外形轮廓在芳纶外蒙皮A4的层合体上裁剪出连接接头A7的安装孔；安装孔A32和定位孔A33用于上盖 25与芯模26的连接固定和准确定位；
所述芯模26包括成形面B34、成形孔B35、安装孔B36、安装孔C37、减轻孔成形孔A38和定位孔B39、定位孔C40；成形面B34的形面尺寸与芳纶内蒙皮B8的外表面对应；成形孔B35的尺寸和位置与连接接头B11在芳纶内蒙皮B8上的安装孔对应，成形孔B35的深度为3.5mm，能够在铺层环节依据成形孔B35的外形轮廓在芳纶内蒙皮B8的层合体上裁剪出连接接头B11的安装孔；减轻孔成形孔A38的尺寸和位置与芳纶内蒙皮B8上的减轻孔 12对应，减轻孔成形孔A38的深度为3.5mm，能够在铺层环节依据减轻孔成形孔A38的外形轮廓在芳纶内蒙皮B8的层合体上裁剪出减轻孔12；安装孔 B36和定位孔B39位于芯模26顶部，安装孔B36和定位孔B39分别与上盖 25上的安装孔A32和定位孔A33一一对应，安装孔B36和定位孔B39用于上盖25与芯模26的连接固定和准确定位；安装孔C37和定位孔C40位于芯模26底部，安装孔C37和定位孔C40用于底盘27与芯模26的连接固定和准确定位；
所述底盘27包括成形面C41、成形孔C42、安装孔D43和定位孔D44；成形面C41的平面尺寸与芳纶外蒙皮C13的外表面对应；成形孔C42的尺寸和位置与连接接头C16在芳纶外蒙皮C13上的安装孔对应，成形孔C42的深度为3.5mm，能够在铺层环节依据成形孔C42的外形轮廓在芳纶外蒙皮C13 的层合体上裁剪出连接接头C16的安装孔；安装孔D43和定位孔D44用于底盘27与芯模26的连接固定和准确定位，安装孔D43和定位孔D44分别与芯模26底部的安装孔C37和定位孔C40一一对应；
所述上盖25、芯模26和底盘27均采用硬质铝合金加工成形，根据C形圆壳蒙皮的固化成形温度、外表面(即芳纶外蒙皮A4、芳纶内蒙皮B8和芳纶外蒙皮C13共同组成的外表面)尺寸构型、减轻孔12和连接接头A7、连接接头B11、连接接头C16安装孔的位置和尺寸，以及上盖25和底盘27与芯模26的连接和定位需求设计成形模具，同时考虑硬质铝合金与芳纶蒙皮材料的热膨胀系数差异，使组装为一体的成形模具在C形圆壳蒙皮固化成形环节达到最高固化温度并保温时膨胀到设计要求的尺寸；
所述C形圆壳蒙皮的成形模具还用于芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构的固化成形，能够满足对芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构的定位和外形保持需求；
(2)制备芳纶外蒙皮B10的成形模具：芳纶外蒙皮B10的成形模具如图 3所示，该模具包括一圆锥阳模，该圆锥阳模包括成形面D45、成形孔D46和减轻孔成形孔B47；该芳纶外蒙皮B10的成形模具还包括位于圆锥阳模两端的圆盘54，圆盘54用于撑高和移动圆锥阳模；成形面D45的形面尺寸与芳纶外蒙皮B10的内表面对应；成形孔D46的尺寸和位置与连接接头B11在芳纶外蒙皮B10上的安装孔对应，成形孔D46的深度为3.5mm，能够在铺层环节依据成形孔D46的外形轮廓在芳纶外蒙皮B10的层合体上裁剪出连接接头B11 的安装孔；减轻孔成形孔B47的尺寸和位置与芳纶外蒙皮B10上的减轻孔12 对应，减轻孔成形孔B47的深度为3.5mm，能够在铺层环节依据减轻孔成形孔B47的外形轮廓在芳纶外蒙皮B10的层合体上裁剪出减轻孔12；
所述圆锥阳模采用硬质铝合金加工成形，圆盘54采用硬质铝合金加工成形，圆锥阳模的外表面为芳纶外蒙皮B10的成形面，根据芳纶外蒙皮B10的固化成形温度、减轻孔12和连接接头B11安装孔的位置和尺寸，以及芳纶外蒙皮B10的内表面尺寸构型设计圆锥阳模，同时考虑硬质铝合金与芳纶蒙皮材料的热膨胀系数差异，使圆锥阳模在芳纶外蒙皮B10固化成形环节达到最高固化温度并保温时膨胀到设计要求的尺寸；
(3)制备芳纶内蒙皮A6的成形模具：芳纶内蒙皮A6的成形模具如图4 所示，该模具为一圆盘模具，该圆盘模具包括成形面E48、成形孔E49和分离段A50；分离段A50用于将成形面E48对称分割为两部分，从而使芳纶内蒙皮A6能够按需求成形为两件对称的半圆环A；成形面E48对称分布在分离段 A50的两侧，成形面E48的平面尺寸与芳纶内蒙皮A6的外表面对应；成形孔 E49的尺寸和位置与连接接头A7在芳纶内蒙皮A6上的安装孔对应，成形孔 E49的深度为3.5mm，能够在铺层环节依据成形孔E49的外形轮廓在芳纶内蒙皮A6的层合体上裁剪出连接接头A7的安装孔；
所述圆盘模具采用硬质铝合金加工成形，上表面为芳纶内蒙皮A6的成形面，根据芳纶内蒙皮A6的固化成形温度、连接接头A7安装孔的位置和尺寸，以及芳纶内蒙皮A6的外表面尺寸构型设计圆盘模具，同时考虑硬质铝合金与芳纶蒙皮材料的热膨胀系数差异，使圆盘模具在芳纶内蒙皮A6固化成形环节达到最高固化温度并保温时膨胀到设计要求的尺寸；
(4)制备芳纶内蒙皮C15的成形模具：芳纶内蒙皮C15的成形模具如图 5所示，该模具为一圆盘模具，该圆盘模具包括成形面F51，成形孔F52和分离段B53；分离段B53用于将成形面F51对称分割为两部分，从而使芳纶内蒙皮C15能够按需求成形为两件对称的半圆环B；成形面F51对称分布在分离段B53的两侧，成形面F51的平面尺寸与芳纶内蒙皮C15的外表面对应；成形孔F52的尺寸和位置与连接接头C16在芳纶内蒙皮C15上的安装孔对应，成形孔F52的深度为3.5mm，能够在铺层环节依据成形孔F52的外形轮廓在芳纶内蒙皮C15的层合体上裁剪出连接接头C16的安装孔；
所述圆盘模具采用硬质铝合金加工成形，上表面为芳纶内蒙皮C15的成形面，根据芳纶内蒙皮C15的固化成形温度、连接接头C16安装孔的位置和尺寸，以及芳纶内蒙皮C15的外表面尺寸构型设计圆盘模具，同时考虑硬质铝合金与芳纶蒙皮材料的热膨胀系数差异，使圆盘模具在芳纶内蒙皮C15固化成形环节达到最高固化温度并保温时膨胀到设计要求的尺寸；
(5)制备环氧树脂浸渍芳纶纤维编织布的预浸料；
所述芳纶纤维编织布在浸渍环氧树脂前先进行除湿操作，除湿温度为 105～110℃，时间为1.5～2小时，除湿操作的目的是预先排除芳纶纤维编织布中吸湿的水分，以便提高环氧树脂对芳纶纤维的浸润效果；
所述预浸料的制备方法为：将环氧树脂按36％～48％的重量含量，分两次均匀涂刷在已完成除湿操作并降至室温的芳纶纤维编织布上，两次刷胶的时间间隔为15～20min，两次刷胶的方向互相垂直，能够实现刷胶均匀、无目视可见的气泡；
(6)对步骤(5)得到的预浸料进行除湿操作：将步骤(5)得到的预浸料于100～105℃下烘干20～30min，自然降温至室温后于相对湿度﹤60％的操作间内在预浸料表面覆盖保护膜(聚乙烯薄膜)，随后立即进行芳纶蒙皮的铺叠操作；
(7)铺叠C形圆壳蒙皮：在C形圆壳蒙皮成形模具的成形面喷涂脱模剂；利用步骤(6)得到的预浸料，按纤维取向0°/45°/0°/45°/0°次序，采取对接形式依次铺叠5层预浸料，每层预浸料的拼接缝互相错开60°～90°，纤维取向0°方向为蒙皮高度方向，预浸料完全覆盖上盖25的成形面A30、芯模26的成形面B34和底盘27的成形面C41，形成C形圆壳蒙皮层合体A；依据上盖25 上成形孔A31的外形轮廓在层合体A上裁剪出连接接头A7的安装孔；依据芯模26上减轻孔成形孔A38和的成形孔B35的外形轮廓在层合体A上分别裁剪出芳纶内蒙皮B8上的减轻孔12和连接接头B11的安装孔；依据底盘27 上成形孔C42的外形轮廓在层合体A上裁剪出连接接头C16的安装孔；依据上盖25和底盘27的外形轮廓在层合体A上分别裁剪出芳纶外蒙皮A4和芳纶外蒙皮C13的外形轮廓；
(8)铺叠芳纶外蒙皮B10：在芳纶外蒙皮B10成形模具的外表面喷涂脱模剂；利用步骤(6)得到的预浸料，按纤维取向0°/45°/0°/45°/0°次序，采取坡面搭接形式依次铺叠5层预浸料，形成芳纶外蒙皮B10的层合体B，每层预浸料的拼接缝交错搭接20～50mm，纤维取向0°方向为蒙皮高度方向；依据模具上减轻孔成形孔B47和成形孔D46的外形轮廓在层合体B上分别裁剪出芳纶外蒙皮B10上的减轻孔12和连接接头B11的安装孔；依据模具的外形轮廓在层合体B上裁剪出芳纶外蒙皮B10的外形轮廓；
(9)铺叠芳纶内蒙皮A6：在芳纶内蒙皮A6成形模具的上表面喷涂脱模剂；利用步骤(6)得到的预浸料，按纤维取向0°/45°/0°/45°/0°次序，采取对接形式依次铺叠5层预浸料，形成芳纶内蒙皮A6的层合体C，纤维取向0°方向为水平坐标轴方向；依据模具上成形孔E49的外形轮廓在层合体C上裁剪出芳纶内蒙皮A6上连接接头A7的安装孔；依据模具的外形轮廓在层合体C上裁剪出芳纶内蒙皮A6的外形轮廓；
(10)铺叠芳纶内蒙皮C15：在芳纶内蒙皮C15成形模具的上表面喷涂脱模剂；利用步骤(6)得到的预浸料，按纤维取向0°/45°/0°/45°/0°次序，采取对接形式依次铺叠5层预浸料，形成芳纶内蒙皮C15的层合体D，纤维取向 0°方向为水平坐标轴方向；依据模具上成形孔F52的外形轮廓在层合体D上裁剪出芳纶内蒙皮C15上连接接头C16的安装孔；依据模具的外形轮廓在层合体D上裁剪出芳纶内蒙皮C15的外形轮廓；
(11)在热压罐中固化芳纶蒙皮：在步骤(7)得到的层合体A、步骤(8) 得到的层合体B、步骤(9)得到的层合体C和步骤(10)得到的层合体D表面依次铺放透气材料、隔离材料、吸胶材料和透气毡，然后用真空袋膜和密封胶带封装真空系统，采取真空袋——热压罐法固化芳纶蒙皮，脱模后得到由芳纶外蒙皮A4、芳纶内蒙皮B8和芳纶外蒙皮C13组成的C形圆壳蒙皮，以及芳纶外蒙皮B10、芳纶内蒙皮A6和芳纶内蒙皮C15产品；
所述热压罐法固化芳纶蒙皮的方法为：于室温下抽真空，真空压力≤-0.092MPa后按(0.5-1)℃/min的速率开始升温至(80±5)℃，并保温30min；然后升温至(90～95)℃，加压至0.3MPa，并保温15min，完成芳纶蒙皮的预压操作；随后逐级升温加压，至(125～130)℃，加压至0.5MPa，再于 (165±5)℃下加压至0.6MPa，并保温120min；最后，按(0.5-1)℃/min 的速率降温至70℃，卸掉真空和压力，拆除C形圆壳蒙皮成形模具的上盖25，以避免成形模具在降温环节收缩而损伤产品。
(12)对纸蜂窝夹芯进行热真空除气操作：选取与纸蜂窝夹芯A5等高的纸蜂窝坯件，依据纸蜂窝夹芯A5的外轮廓尺寸裁剪得到纸蜂窝夹芯A5；选取与纸蜂窝夹芯B9等高的纸蜂窝坯件，依据纸蜂窝夹芯B9的平面展开尺寸裁剪得到纸蜂窝夹芯B9；选取与纸蜂窝夹芯C14等高的纸蜂窝坯件，依据纸蜂窝夹芯C14的外轮廓尺寸裁剪得到纸蜂窝夹芯C14；将得到的纸蜂窝夹芯A5、纸蜂窝夹芯B9和纸蜂窝夹芯C14于(120±5)℃下，保持真空度不小于 5×103Pa，预处理8h，然后停真空、自然降温至室温后于相对湿度﹤60％的操作间内在纸蜂窝夹芯表面覆盖保护膜(洁净的聚乙烯薄膜或隔离纸)，随后立即进行芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构的组装操作；
(13)组装芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构：对正孔位，将步骤(11) 得到的C形圆壳蒙皮再次组装在C形圆壳蒙皮的成形模具上；然后在步骤(11) 得到的C形圆壳蒙皮和芳纶外蒙皮B10、芳纶内蒙皮A6、芳纶内蒙皮C15的胶接面涂敷胶粘剂；在C形圆壳蒙皮外表面放置步骤(12)得到的纸蜂窝夹芯 A5、纸蜂窝夹芯B9和纸蜂窝夹芯C14；对照C形圆壳蒙皮上连接接头A7的安装孔轮廓在纸蜂窝夹芯A5内裁剪出对应的安装孔，对照C形圆壳蒙皮上连接接头B11的安装孔轮廓在纸蜂窝夹芯B9内裁剪出对应的安装孔，对照C形圆壳蒙皮上连接接头C16的安装孔轮廓在纸蜂窝夹芯C14内裁剪出对应的安装孔；沿纸蜂窝夹芯A5、纸蜂窝夹芯B9和纸蜂窝夹芯C14的安装孔边缘缠绕一圈与纸蜂窝夹芯等高的发泡胶圈；然后采取在拼接缝处进行坡面搭接的形式，在筒身2的纸蜂窝夹芯B9外放置芳纶外蒙皮B10，采取在拼接缝处进行对接的形式，在上法兰1的纸蜂窝夹芯A5外放置芳纶内蒙皮A6，在下法兰3的纸蜂窝夹芯C14外放置芳纶内蒙皮C15；最后，将连接接头A7镶嵌在纸蜂窝夹芯A5的安装孔内、连接接头B11镶嵌在纸蜂窝夹芯B9的安装孔内、连接接头C16镶嵌在纸蜂窝夹芯C14的安装孔内，并利用定位工装进行准确定位；在上法兰1和下法兰3外部安装δ3mm的铝制挡圈保护纸蜂窝夹芯A5和纸蜂窝夹芯C14，最终得到芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构与其定位和保持外形工装的组合体；
(14)在热压罐中固化芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构：在步骤(13) 得到的组合体表面依次铺放透气氟布和透气毡，然后用真空袋膜和密封胶带封装真空系统，采取真空袋——热压罐法固化芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构，脱模后得到芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构半成品；
所述透气氟布在铺放前应先拆除上盖25与芯模26的定位销钉29，并将上盖25与芯模26的连接紧固钉28拧松，目的是使上盖25在芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构固化后的降温环节能够自由上移一定尺寸，避免上盖25 因芯模26收缩而损伤产品；
所述热压罐法固化芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构的方法为：先抽真空检漏，使真空压力≤-0.092MPa后，在真空袋膜外覆盖厚毡被进行保温，然后关闭罐门，以(0.5～1)℃/min的速率升温至(80～90)℃，然后停真空、通大气，加压至0.12MPa，并于(130±5)℃下，保温120min，使产品固化成形；随后保持压力降温至60℃以下，打开罐门，分离出芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构半成品。
(15)胶接上加强层23和下加强层24：在步骤(14)得到的芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构半成品上，利用胶粘剂在上法兰1的芳纶内蒙皮A6与筒身2的芳纶外蒙皮B10之间胶接2层L形的芳纶纤维编织布，芳纶纤维编织布完全覆盖芳纶内蒙皮A6的下表面以及芳纶外蒙皮B10上端150mm范围；在下法兰3的芳纶内蒙皮C15与筒身2的芳纶外蒙皮B10之间胶接2层L形的芳纶纤维编织布，芳纶纤维编织布完全覆盖芳纶内蒙皮C15的上表面以及芳纶外蒙皮B10下端150mm范围；室温下施加设定压力比如0.1MPa，待胶粘剂固化后得到最终产品。
对得到的芳纶蒙皮进行超声无损检测，结果表明：产品符合 GJB2895-1997对A级制件的规定，产品内部成形质量满足要求。
对得到的芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构进行音频无损检测，结果表明：芳纶蒙皮与纸蜂窝夹芯和连接接头之间均未发现超出GJB1719-1993对Ⅰ类件规定的胶接缺陷，产品胶接质量满足要求。
对得到的芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构进行尺寸和形位精度检测，结果表明：产品上、下法兰外侧平面度最大为0.25mm(指标为≤0.3mm)，上、下法兰外侧面的平行度最大为0.4mm(指标为≤0.5mm)，上、下法兰区安装接口的位置度为±0.05～±0.1mm(指标为≤±0.1mm)。
对得到的芳纶蒙皮随炉拉伸试验件和层间剪切试验件分别按照 GB/T1447-2005和GB/T1450.1-2005进行力学性能检测，结果表明：拉伸强度均值达455MPa，拉伸模量均值达34.2GPa，层间剪切强度均值达 32.9MPa；
对得到的芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层结构随炉件进行力学性能检测，结果表明：依据GB/T1453-2005测得的平面压缩强度均值达2.54MPa，平面压缩模量均值达76.8MPa；依据GB/T1455-2005测得的平面剪切强度均值达 1.09MPa，平面剪切模量均值达36GPa；依据GB/T1456-2005测得的弯曲强度均值达78.2MPa，弯曲刚度均值达1.56E+08Nmm2，剪切刚度均值达 37kN，纸蜂窝夹芯剪切模量均值达41.7MPa。
得到的芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构作为航天器天线分系统的馈源支撑结构。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构，其特征在于：该芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构作为航天器天线分系统的馈源支撑结构，该筒壳结构包括上法兰、筒身和下法兰；上法兰包括芳纶外蒙皮A、纸蜂窝夹芯A、芳纶内蒙皮A和连接接头A；筒身包括芳纶外蒙皮B、纸蜂窝夹芯B、芳纶内蒙皮B和连接接头B；下法兰包括芳纶外蒙皮C、纸蜂窝夹芯C、芳纶内蒙皮C和连接接头C；
所述上法兰的芳纶外蒙皮A和芳纶内蒙皮A之间为纸蜂窝夹芯A，连接接头A包括法兰盘A和连接柱A两部分，法兰盘A位于芳纶内蒙皮A上，连接柱A镶嵌在纸蜂窝夹芯A内；
所述筒身的芳纶内蒙皮B和芳纶外蒙皮B之间为纸蜂窝夹芯B，连接接头B包括法兰盘B和连接柱B两部分，法兰盘B位于芳纶外蒙皮B的外面，连接柱B镶嵌在纸蜂窝夹芯B内；
所述下法兰的芳纶外蒙皮C和芳纶内蒙皮C之间为纸蜂窝夹芯C，连接接头C包括法兰盘C和连接柱C两部分，法兰盘C位于芳纶内蒙皮C上，连接柱C镶嵌在纸蜂窝夹芯C内；
所述上法兰的芳纶外蒙皮A、筒身的芳纶内蒙皮B以及下法兰的芳纶外蒙皮C为一整体的C形圆壳蒙皮；
所述上法兰的芳纶内蒙皮A由两件半圆环A对接为一整环结构；
所述筒身的芳纶外蒙皮B为一圆壳结构，该圆壳结构具有一条贯穿高度方向的拼接缝，芳纶外蒙皮B在拼接缝两侧采取坡面搭接形式；
所述下法兰的芳纶内蒙皮C由两件对称的C形圆环B对接为一整环结构；
所述上法兰的芳纶内蒙皮A与筒身的芳纶外蒙皮B之间通过上加强层连接为一体，上加强层为L形圆壳。
2.根据权利要求1所述的一种芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构，其特征在于：上加强层由胶粘剂胶接芳纶纤维编织布形成。
3.根据权利要求1所述的一种芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构，其特征在于：所述下法兰的芳纶内蒙皮C与筒身的芳纶外蒙皮B之间通过下加强层连接为一体，下加强层为L形圆壳，下加强层由胶粘剂胶接芳纶纤维编织布形成。
4.一种使用权利要求1所述的芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构进行芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构的制备方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)制备C形圆壳蒙皮的成形模具：C形圆壳蒙皮的成形模具包括上盖、芯模、底盘以及连接紧固件和定位销钉，连接紧固件用于将上盖和底盘分别安装在芯模的两端；
所述上盖下表面、芯模外表面和底盘上表面所形成的表面为C形圆壳蒙皮的成形面，能够同步成形出上法兰的芳纶外蒙皮A、筒身的芳纶内蒙皮B以及下法兰的芳纶外蒙皮C；
(2)制备芳纶外蒙皮B的成形模具：芳纶外蒙皮B的成形模具为一圆锥阳模，该圆锥阳模外表面的形面尺寸与芳纶外蒙皮B的内表面对应；
(3)制备芳纶内蒙皮A的成形模具：芳纶内蒙皮A的成形模具为一圆盘模具，该圆盘模具上表面的平面尺寸与芳纶内蒙皮A的外表面对应；
(4)制备芳纶内蒙皮C的成形模具：芳纶内蒙皮C的成形模具为一圆盘模具，该圆盘模具上表面的平面尺寸与芳纶内蒙皮C的外表面对应；
(5)制备环氧树脂浸渍芳纶纤维编织布的预浸料；
(6)对步骤(5)得到的预浸料进行除湿操作，除湿操作完成后在预浸料表面覆盖保护膜；
(7)铺叠C形圆壳蒙皮：在C形圆壳蒙皮成形模具的成形面喷涂脱模剂；利用步骤(6)得到的预浸料，采取对接形式铺叠预浸料，每层预浸料的拼接缝互相错开，预浸料完全覆盖上盖的下表面、芯模的外表面和底盘的上表面，形成C形圆壳蒙皮层合体A；
(8)铺叠芳纶外蒙皮B：在芳纶外蒙皮B成形模具的外表面喷涂脱模剂；利用步骤(6)得到的预浸料，采取坡面搭接形式铺叠预浸料，形成芳纶外蒙皮B的层合体B；
(9)铺叠芳纶内蒙皮A：在芳纶内蒙皮A成形模具的上表面喷涂脱模剂；利用步骤(6)得到的预浸料，采取对接形式铺叠预浸料，形成芳纶内蒙皮A的层合体C；
(10)铺叠芳纶内蒙皮C：在芳纶内蒙皮C成形模具的上表面喷涂脱模剂；利用步骤(6)得到的预浸料，采取对接形式铺叠预浸料，形成芳纶内蒙皮C的层合体D；
(11)在热压罐中固化芳纶蒙皮：分别在步骤(7)得到的层合体A、步骤(8)得到的层合体B、步骤(9)得到的层合体C和步骤(10)得到的层合体D表面依次铺放透气材料、隔离材料、吸胶材料和透气毡，然后用真空袋膜和密封胶带封装真空系统，采取真空袋——热压罐法固化芳纶蒙皮，脱模后得到由芳纶外蒙皮A、芳纶内蒙皮B和芳纶外蒙皮C组成的C形圆壳蒙皮，以及芳纶外蒙皮B、芳纶内蒙皮A和芳纶内蒙皮C；
(12)对纸蜂窝夹芯进行热真空除气操作：选取与纸蜂窝夹芯A等高的纸蜂窝坯件，依据纸蜂窝夹芯A的外轮廓尺寸裁剪得到纸蜂窝夹芯A；选取与纸蜂窝夹芯B等高的纸蜂窝坯件，依据纸蜂窝夹芯B的平面展开尺寸裁剪得到纸蜂窝夹芯B；选取与纸蜂窝夹芯C等高的纸蜂窝坯件，依据纸蜂窝夹芯C的外轮廓尺寸裁剪得到纸蜂窝夹芯C；将得到的纸蜂窝夹芯A、纸蜂窝夹芯B和纸蜂窝夹芯C进行干燥后铺保护膜；
(13)组装芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构：将步骤(11)得到的C形圆壳蒙皮再次组装在C形圆壳蒙皮的成形模具上；然后在步骤(11)得到的C形圆壳蒙皮和芳纶外蒙皮B、芳纶内蒙皮A、芳纶内蒙皮C的胶接面涂敷胶粘剂；在C形圆壳蒙皮外表面放置步骤(12)得到的纸蜂窝夹芯A、纸蜂窝夹芯B和纸蜂窝夹芯C，然后采取拼接缝处进行坡面搭接的形式在筒身的纸蜂窝夹芯B外放置芳纶外蒙皮B，采取拼接缝处进行对接的形式在上法兰的纸蜂窝夹芯A外放置芳纶内蒙皮A，在下法兰的纸蜂窝夹芯C外放置芳纶内蒙皮C；最后，将连接接头A镶嵌在纸蜂窝夹芯A内、连接接头B镶嵌在纸蜂窝夹芯B内、连接接头C镶嵌在纸蜂窝夹芯C内，得到组合体；
(14)在热压罐中固化芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构：在步骤(13)得到的组合体表面依次铺放透气氟布和透气毡，然后用真空袋膜和密封胶带封装真空系统，采取真空袋——热压罐法固化芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构，脱模后得到芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构半成品；
(15)胶接上加强层和下加强层：在步骤(14)得到的芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构半成品上，利用胶粘剂在上法兰的芳纶内蒙皮A与筒身的芳纶外蒙皮B之间胶接L形的芳纶纤维编织布，在下法兰的芳纶内蒙皮C与筒身的芳纶外蒙皮B之间胶接L形的芳纶纤维编织布，室温下施加设定压力，待胶粘剂固化后得到最终产品。
5.根据权利要求4所述的一种芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构的制备方法，其特征在于：所述的步骤(5)中，芳纶纤维编织布在浸渍环氧树脂前先进行除湿操作，除湿温度为105～110℃，时间为1.5～2小时；
预浸料的制备方法为：将环氧树脂按36％～48％的重量含量，分两次均匀涂刷在已完成除湿操作，并降至室温的芳纶纤维编织布上，两次刷胶的时间间隔为15～20min，两次刷胶的方向互相垂直。
6.根据权利要求4所述的一种芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构的制备方法，其特征在于：所述的步骤(11)中，热压罐法固化芳纶蒙皮的方法为：于室温下抽真空，真空压力≤-0.092MPa后按(0.5-1)℃/min的速率开始升温至(80±5)℃，并保温(20～30)min；然后升温至(90～95)℃，加压至(0.2～0.3)MPa，并保温(15～20)min，完成芳纶蒙皮的预压操作；随后逐级升温加压，至(125～130)℃，加压至(0.4～0.5)MPa，再于(165±5)℃下加压至(0.5～0.7)MPa，并保温(120±10)min；最后，按(0.5-1)℃/min的速率降温至(70～80)℃，卸掉真空和压力，拆除C形圆壳蒙皮成形模具的上盖。
7.根据权利要求4所述的一种芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构的制备方法，其特征在于：所述的步骤(14)中，热压罐法固化芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构的方法为：先抽真空检漏，使真空压力≤(-0.1～-0.092)MPa后，在真空袋膜外覆盖厚毡被进行保温，然后关闭罐门，以(0.5～1)℃/min的速率升温至(80～90)℃，然后停真空、通大气，加压至(0.12～0.3)MPa，并于(130±5)℃下，保温(120±10)min，使产品固化成形；随后保持压力降温至60℃以下，打开罐门，分离出芳纶蒙皮——纸蜂窝夹层筒壳结构半成品。
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