CN111196049B - 耐烧蚀/承载一体化进气道及整体成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐烧蚀/承载一体化进气道及整体成型方法，包括：步骤1、成型耐烧蚀层预成型体，包括：1.1基于耐烧蚀层的结构，将其划分为多个块状结构；1.2基于任意块状结构，在模具内采用耐烧蚀层的预浸料铺层、固化工艺即获取多个预固化块状结构，其中的预浸料并未完全固化；1.3将多个预固化块状结构按照耐烧蚀层的结构在阳模上进行搭接粘接，即得耐烧蚀层预成型体；步骤2、采用承载层的预浸料在耐烧蚀层预成型体上进行铺层，铺层结束后，对整个铺层后的结构进行共固化处理，其中耐烧蚀层的预浸料与承载层的预浸料的固化制度相同；步骤3、冷却后脱模。该方法解决了现有进气道成型方式复杂、烧蚀层与承载层界面易分层以及整体可靠性差的问题。

Description

耐烧蚀/承载一体化进气道及整体成型方法

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及一种耐烧蚀/承载一体化进气道及整体成型方法。

背景技术

随着飞行器战技指标的不断提高，对弹体的结构轻量化及整体可靠性提出了更加苛刻的要求。进气道作为高速飞行器的组成部分，要求具有抗冲刷耐烧蚀及承载等要求，为满足上述功能要求，一般采用烧蚀材料+结构材料组合使用的方式制备复合材料构件，现有的进气道的成型方式并非整体成型，成型方式较为复杂，且所采用的两种材料之间的界面易出现分层等缺陷，导致进气道整体可靠性较低。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明的目的在于提供一种耐烧蚀/承载一体化进气道及整体成型方法，本发明所提供的成型方法不仅实现了耐烧蚀/承载一体化进气道的整体成型，而且提高了耐烧蚀层和承载层之间的界面强度以及进气道整体可靠性，解决了现有进气道成型方式复杂、烧蚀层与承载层界面易分层以及整体可靠性差的问题。

本发明的技术解决方案为：

根据一方面提供一种耐烧蚀/承载一体化进气道的整体成型方法，所述进气道包括耐烧蚀层和承载层，所述耐烧蚀层周向设置在所述承载层内，所述方法包括：

步骤1、成型耐烧蚀层预成型体，包括：

1.1基于所述耐烧蚀层的结构，将其划分为多个块状结构；

1.2分别预固化成型多个块状结构，

基于任意所述块状结构，在模具内采用耐烧蚀层的预浸料铺层、固化工艺即可获取多个预固化块状结构，且对于任意所获取的预固化块状结构，其中的预浸料并未完全固化；

1.3将所述多个预固化块状结构按照所述耐烧蚀层的结构在阳模上进行搭接粘接，即得耐烧蚀层预成型体；

步骤2、采用承载层的预浸料在所述耐烧蚀层预成型体上进行整体铺层，铺层结束后，按照所述承载层的预浸料固化工艺对整个铺层后的结构进行共固化处理，其中所述耐烧蚀层的预浸料与所述承载层的预浸料的固化制度相同；

步骤3、冷却后脱模，即得耐烧蚀/承载一体化进气道。

进一步地，对于任意所述预固化块状结构，其搭接处设计为阶梯形台阶并与其相邻的预固化块状结构形成L型搭接。

进一步地，所述耐烧蚀层的预浸料为短切纤维/酚醛树脂预混料。

进一步地，所述短切纤维/酚醛树脂预混料为短切石英纤维/酚醛树脂预混料或短切高硅氧纤维/酚醛树脂预混料。

进一步地，所述短切纤维/酚醛树脂预混料中的酚醛树脂为钡酚醛树脂、氨酚醛树脂或镁酚醛树脂。

进一步地，所述承载层的预浸料为碳纤维/酚醛树脂预浸料，其中的酚醛树脂与短切纤维/酚醛树脂预混料中的酚醛树脂为同一种。

进一步地，所述步骤1.3中，所述多个预固化块状结构之间采用胶粘剂进行搭接粘接，且所述胶粘剂的固化制度与所述耐烧蚀层的预浸料的固化制度一致。

进一步地，所述步骤1和步骤2中的固化工艺分别在热压罐中进行。

根据另一方面，提供一种耐烧蚀/承载一体化进气道，所述进气道采用上述的整体成型方法制备得到。

应用上述技术方案，通过在一体化进气道成型方法中将耐烧蚀层进行分块设计并获取多个预固化块状结构(并没有完全固化)，再将预固化的块状结构搭接粘接得到耐烧蚀层预成型体，保证了复杂异形结构的简单成型和降低了飞行过程中高温导致的耐烧蚀层的变形；并且在耐烧蚀层预成型体的基础上，采用承载层的预浸料在其上整体铺层，由于设计两者预浸料固化制度一致，固化成型时，未完全固化的耐烧蚀层预成型体与承载层的预浸料将共同固化成型，增强了两者之间的连接力、提高了两者间的界面强度进而保证了进气道整体可靠性。本发明的成型方法实现了耐烧蚀/承载一体化进气道的整体成型，成型方法简单、具有良好的工艺稳定性和可操作性，且所得产品结构强度好、可靠性高，在耐烧蚀/承载一体化构件中具有良好的示范效应和推广应用价值。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为进气道典型结构爆炸示意图；

图2为根据本发明实施例提供的耐烧蚀/承载一体化进气道的整体成型方法流程示意图；

图3为根据本发明实施例提供的预固化块状结构之间的L型搭接示意图。

附图中：1、耐烧蚀层；2、承载层

具体实施方式

下面对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。

在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

如图1-2所示，根据本发明实施例一方面提供了一种耐烧蚀/承载一体化进气道的整体成型方法，所述进气道包括耐烧蚀层1和承载层2，所述耐烧蚀层1周向设置在所述承载层2内，所述方法包括：

步骤1、成型耐烧蚀层预成型体，包括：

1.1基于所述耐烧蚀层1的结构，将其划分为多个块状结构；

1.2分别预固化成型多个块状结构，

基于任意所述块状结构，在模具内采用耐烧蚀层1的预浸料铺层、固化工艺即可获取多个预固化块状结构，且对于任意所获取的预固化块状结构，其中的预浸料并未完全固化；

1.3将所述多个预固化块状结构按照所述耐烧蚀层1的结构在阳模上进行搭接粘接，即得耐烧蚀层预成型体；

步骤2、采用承载层2的预浸料在所述耐烧蚀层预成型体上进行整体铺层，铺层结束后，按照所述承载层2的预浸料固化工艺对整个铺层后的结构进行共固化处理，其中所述耐烧蚀层1的预浸料与所述承载层2的预浸料的固化制度相同；

步骤3、冷却后脱模，即得耐烧蚀/承载一体化进气道。

应用上述技术方案，通过在一体化进气道成型方法中将耐烧蚀层1进行分块设计并获取多个预固化块状结构(并没有完全固化)，再将预固化的块状结构搭接粘接得到耐烧蚀层预成型体，保证了复杂异形结构的简单成型和降低了飞行过程中高温导致的耐烧蚀层1的变形；并且在耐烧蚀层预成型体的基础上，采用承载层2的预浸料在其上整体铺层，由于设计两者预浸料固化制度一致，固化成型时，未完全固化的耐烧蚀层预成型体与承载层2的预浸料将共同固化成型，增强了两者之间的连接力、提高了两者间的界面强度进而保证了进气道整体可靠性。本发明的成型方法实现了耐烧蚀/承载一体化进气道的整体成型，成型方法简单、具有良好的工艺稳定性和可操作性，且所得产品结构强度好、可靠性高，在耐烧蚀/承载一体化构件中具有良好的示范效应和推广应用价值。

本发明实施例中，在获取耐烧蚀层预成型体工艺中，首先按照设计图纸，可以根据已有的耐烧蚀层1的结构进行结构划分分块，具体的划分可根据实际需求进行，例如，如图1所示，耐烧蚀层1具有四个方向的型面，此时根据四个方向的型面，将耐烧蚀层1划分为四个块状结构。然后，在得到的块状结构的基础上，在模具内采用铺层、固化工艺即得多个预固化的块状结构，此时，在固化过程中，可通过控制固化时间等参数，使预浸料中树脂不完全固化，例如，固化程度控制在20％-50％，这样既能维形又能便于后续与承载层2的共固化。最后，基于已有的耐烧蚀层1的结构，将各个预固化块状结构进行搭接粘接在一起，即得到耐烧蚀层预成型体。

作为本发明一种实施例，如图3所示，对于任意所述预固化块状结构，其搭接处设计为阶梯形台阶并与其相邻的预固化块状结构形成L型搭接。通过此种配置方式，将所述预固化块状结构的搭接处设计为阶梯形台阶，相邻的预固化块状结构之间形成L型搭接，一方面保证了搭接结构的力学性能，另一方面，保证了各个预固化块状结构之间无缝隙，保证了结构的整体性能。

作为本发明一种实施例，为了提高耐烧蚀层1的抗冲刷和耐烧蚀性能，所述耐烧蚀层1的预浸料可以为短切纤维/酚醛树脂预混料。

本发明实施例中，所述短切纤维/酚醛树脂预混料为短切石英纤维/酚醛树脂预混料或短切高硅氧纤维/酚醛树脂预混料，但并不限于此。

本发明实施例中，所述短切纤维/酚醛树脂预混料中的酚醛树脂为钡酚醛树脂、氨酚醛树脂或镁酚醛树脂。

作为本发明一种实施例，为了保证整体可靠性，所述承载层2的预浸料为碳纤维/酚醛树脂预浸料，其中的酚醛树脂与短切纤维/酚醛树脂预混料中的酚醛树脂为同一种。

作为本发明一种实施例，为了实现多个预固化块状结构之间的连接，所述步骤1.3中，所述多个预固化块状结构之间采用胶粘剂进行搭接粘接，且所述胶粘剂的固化制度与所述耐烧蚀层1的预浸料的固化制度一致。

作为本发明一种实施例，为了实现步骤1和步骤2中的预浸料的固化，所述的固化工艺分别在热压罐中进行。

根据本发明实施例另一方面，还提供一种耐烧蚀/承载一体化进气道，所述进气道采用上述的整体成型方法制备得到。

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。

实施例1

制作一个抗冲刷耐烧蚀-承载一体化进气道，最大端直径为190mm，小端直径为100mm，总长度为420mm。其中耐烧蚀层1为高硅氧短切纤维/氨酚醛预混料，厚度为5mm，承载层2为T700碳纤维/氨酚醛预浸料，厚度为3mm。

抗冲刷耐烧蚀-承载一体化进气道整体共固化成型工艺的具体实施过程如下：

第一步：模具表面刷涂脱模剂，按照分块方案及设计厚度进行铺层；

第二步：按照高硅氧短切纤维/氨酚醛预混料的预固化工艺进行预固化，即90℃固化半小时；

第三步：预固化后的模压件，按照设计图纸，在阳模上进行L型搭接，制备耐烧蚀层预成型体；

第四步：利用碳纤维/氨酚醛预浸料，在耐烧蚀层预成型体上，按照设计厚度进行整体铺层，铺层结束后，按照氨酚醛树脂的固化工艺进行固化，即120℃/2h+160℃/4h。

第五步：冷却后脱模，获得烧蚀-承载一体化进气道。

实施例2

制作一个抗冲刷耐烧蚀-承载一体化进气道，最大端直径为190mm，小端直径为100mm，总长度为420mm。其中耐烧蚀层1为石英短切纤维/氨酚醛预混料，厚度为4mm，承载层2为T700碳纤维/氨酚醛预浸料，厚度为4mm。

抗冲刷耐烧蚀-承载一体化进气道整体共固化成型工艺的具体实施过程如下：

第一步：模具表面刷涂脱模剂，按照分块方案及设计厚度进行铺层；

第二步：按照石英短切纤维/氨酚醛预混料的预固化工艺进行预固化，即90℃固化半小时；

第三步：预固化后的模压件，按照设计图纸，在阳模上进行L型搭接，制备耐烧蚀层预成型体；

第四步：利用碳纤维/氨酚醛预浸料，在耐烧蚀层预成型体上，按照设计厚度进行整体铺层，铺层结束后，按照氨酚醛树脂的固化工艺进行固化，即120℃/2h+160℃/4h；

第五步：冷却后脱模，获得烧蚀-承载一体化进气道。

如上针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤、组件或其组合的存在或附加。

这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。

本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (7)

1.一种耐烧蚀/承载一体化进气道的整体成型方法，所述进气道包括耐烧蚀层和承载层，所述耐烧蚀层周向设置在所述承载层内，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、成型耐烧蚀层预成型体，包括：

1.1基于所述耐烧蚀层的结构，将其划分为多个块状结构，其中，耐烧蚀层沿进气道周向具有四个方向的型面，此时根据四个方向的型面，将耐烧蚀层划分为四个块状结构；

1.2分别预固化成型四个块状结构，

基于任意所述块状结构，在模具内采用耐烧蚀层的预浸料铺层、固化工艺即可获取多个预固化块状结构，且对于任意所获取的预固化块状结构，其中的预浸料并未完全固化；

1.3将所述四个预固化块状结构按照所述耐烧蚀层的结构在阳模上进行搭接粘接，即得耐烧蚀层预成型体；

步骤2、采用承载层的预浸料在所述耐烧蚀层预成型体上进行整体铺层，铺层结束后，按照所述承载层的预浸料固化工艺对整个铺层后的结构进行共固化处理，其中所述耐烧蚀层的预浸料与所述承载层的预浸料的固化制度相同；

步骤3、冷却后脱模，即得耐烧蚀/承载一体化进气道；

所述耐烧蚀层的预浸料为短切纤维/酚醛树脂预混料；

所述承载层的预浸料为碳纤维/酚醛树脂预浸料，其中的酚醛树脂与短切纤维/酚醛树脂预混料中的酚醛树脂为同一种。

2.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀/承载一体化进气道的整体成型方法，其特征在于，对于任意所述预固化块状结构，其搭接处设计为阶梯形台阶并与其相邻的预固化块状结构形成L型搭接。

3.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀/承载一体化进气道的整体成型方法，所述短切纤维/酚醛树脂预混料为短切石英纤维/酚醛树脂预混料或短切高硅氧纤维/酚醛树脂预混料。

4.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀/承载一体化进气道的整体成型方法，所述短切纤维/酚醛树脂预混料中的酚醛树脂为钡酚醛树脂、氨酚醛树脂或镁酚醛树脂。

5.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀/承载一体化进气道的整体成型方法，其特征在于，所述步骤1.3中，所述多个预固化块状结构之间采用胶粘剂进行搭接粘接，且所述胶粘剂的固化制度与所述耐烧蚀层的预浸料的固化制度一致。

6.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀/承载一体化进气道的整体成型方法，其特征在于，所述步骤1和步骤2中的固化工艺分别在热压罐中进行。

7.一种耐烧蚀/承载一体化进气道，其特征在于，所述进气道采用权利要求1-6任一项所述的整体成型方法制备得到。

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