CN113524808B - 飞行汽车地板及其制备方法和飞行汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了飞行汽车地板及其制备方法和飞行汽车，该飞行汽车地板包括：宽度方向上具有相对的第一侧和第二侧的底壁；与底壁的第一侧相连的第一边梁；与底壁的第二侧相连的第二边梁；包括第一加强筋的第一加强结构，第一加强筋位于第一边梁的内侧；以及包括第二加强筋的第二加强结构第二加强筋位于第二边梁的内侧；其中，底壁、第一边梁、第二边梁、第一加强筋和第二加强筋均由碳纤维增强复合材料构成。该飞行汽车地板基本采用碳纤维增强复合材料构成，可实现批量化生产，且既能满足飞行汽车对于地板的高强度以及高精度要求，又能最大限度的降低地板自重，满足飞行汽车轻量化的要求。

Description

飞行汽车地板及其制备方法和飞行汽车
技术领域
本发明涉及飞行汽车领域，具体的，涉及飞行汽车地板及其制备方法和飞行汽车。
背景技术
飞行汽车，顾名思义即为既可实现飞行，又可满足在陆地上行驶的两用交通工具，因此飞行汽车需要既安全又轻巧。目前汽车的底板的生产工艺主要为金属冲压或焊接成型，但对于要求更高的飞行汽车来说，金属冲压地板自重较重，不利于减少起飞重量、增加载重量、延长续航时间等轻量化的要求，而焊接拼装成型周期长，只适用于小批量成型，精度控制难度较高，变形难以控制。因而，开发一种技能满足强度等使用要求，又可以满足轻量化要求的飞行汽车地板是亟待解决的问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出飞行汽车地板及其制备方法和飞行汽车。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种飞行汽车地板。根据本发明的实施例，该飞行汽车地板包括：底壁，底壁宽度方向上具有相对的第一侧和第二侧；第一边梁，第一边梁与底壁的第一侧相连；第二边梁，第二边梁与底壁的第二侧相连；第一加强结构，第一加强结构包括第一加强筋，第一加强筋位于第一边梁的内侧；以及第二加强结构，第二加强结构包括第二加强筋，第二加强筋位于第二边梁的内侧；其中，底壁、第一边梁、第二边梁、第一加强筋和第二加强筋均由碳纤维增强复合材料构成。该飞行汽车地板基本采用碳纤维增强复合材料构成，可实现批量化生产，且既能满足飞行汽车对于地板的高强度以及高精度要求，又能最大限度的降低地板自重，满足飞行汽车轻量化的要求。
根据本发明的实施例，第一加强结构还包括第一夹层，第一夹层位于第一边梁和第一加强筋之间；第二加强结构还包括第二夹层，第二夹层位于第二边梁和第二加强筋之间。
根据本发明的实施例，第一夹层和的材料为聚甲基丙烯酰亚胺泡沫或芳纶蜂窝材料；任选聚甲基丙烯酰亚胺泡沫密度为40～500g/m3。
根据本发明的实施例，底壁、第一边梁、第二边梁、第一加强筋和第二加强筋各自独立的包括层叠设置的至少一层碳纤维预浸布。
根据本发明的实施例，底壁、第一边梁和第二边梁各自独立的包括2～8层碳纤维预浸布；第一加强筋和第二加强筋各自独立的包括8～20层碳纤维预浸布。
根据本发明的实施例，底壁、第一边梁和第二边梁中，至少一层碳纤维预浸布包括多块第一子碳纤维预浸布，相邻两块第一子碳纤维预浸布之间对接或者搭接；第一加强筋和第二加强筋中，至少一层碳纤维预浸布包括多块第二子碳纤维预浸布，相邻两块第二子碳纤维预浸布之间对接。
根据本发明的实施例，相邻两块第一子碳纤维预浸布之间搭接的宽度为15～30mm；相邻两块第二子碳纤维预浸布之间对接的对接缝隙宽度小于1mm。
根据本发明的实施例，碳纤维预浸布包括T300碳纤维预浸布和T700碳纤维预浸布中的至少之一。
根据本发明的实施例，定义碳纤维预浸布的成型方向在底壁上的正投影与底壁的长度方向之间的夹角为铺层夹角，每层碳纤维预浸布的铺层夹角为-90～90度。
根据本发明的实施例，底壁、第一边梁和第二边梁各自独立的包括层叠设置一层第一T300碳纤维预浸布、一层第二T300碳纤维预浸布、一层第一T300碳纤维预浸布、一层第二T300碳纤维预浸布、一层第一T300碳纤维预浸布，且每层第一T300碳纤维预浸布的厚度和每层第二T300碳纤维预浸布的厚度为0.2mm；第一T300碳纤维预浸布的铺层夹角为45度；第二T300碳纤维预浸布的铺层夹角为0度。
根据本发明的实施例，加强结构包括第一区域、第二区域、第三区域、第四区域和第五区域，第一区域、第二区域、第三区域和第四区域沿底壁长度方向依次相连，第二区域远离底壁的一侧具有凸起部，第五区域位于凸起部上。
根据本发明的实施例，第一区域、第三区域和第五区域包括依次层叠设置的一层第三T300碳纤维预浸布、四层第一T700碳纤维预浸布、两层第四T300碳纤维预浸布、四层第一T700碳纤维预浸布和一层第三T300碳纤维预浸布。
根据本发明的实施例，第二区域包括依次层叠设置的一层第五T300碳纤维预浸布、两层第二T700碳纤维预浸布、一层第三T700碳纤维预浸布、两层第二T700碳纤维预浸布、一层第四T700碳纤维预浸布、两层第六T300碳纤维预浸布、一层第四T700碳纤维预浸布、两层第二T700碳纤维预浸布、一层第三T700碳纤维预浸布、两层第二T700碳纤维预浸布和一层第五T300碳纤维预浸布。
根据本发明的实施例，第四区域包括依次层叠设置的一层第七T300碳纤维预浸布、三层第五T700碳纤维预浸布、两层第八T300碳纤维预浸布、三层第五T700碳纤维预浸布和一层第七T300碳纤维预浸布。
根据本发明的实施例，第一T300碳纤维预浸布、第三T300碳纤维预浸布、第五T300碳纤维预浸布和第七T300碳纤维预浸布的铺层夹角为45度，厚度为0.2mm。
根据本发明的实施例，第二T300碳纤维预浸布、第四T300碳纤维预浸布、第六T300碳纤维预浸布和第八T300碳纤维预浸布的铺层夹角为0度，厚度为0.2mm。
根据本发明的实施例，第一T700碳纤维预浸布、第二T700碳纤维预浸布和第五T700碳纤维预浸布的铺层夹角为0度，厚度为0.125mm。
根据本发明的实施例，第三T700碳纤维预浸布的铺层夹角为45度，厚度为0.125mm。
根据本发明的实施例，第四第三T700碳纤维预浸布的铺层夹角为-45度，厚度为0.125mm。
根据本发明的实施例，该飞行汽车地板满足以下条件的至少之一：底壁、第一边梁和第二边梁的厚度各自独立的为1～2mm；第一加强结构和第二加强结构的厚度各自独立的为1.5～2.5mm。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种飞行汽车。根据本发明的实施例，该飞行汽车包括前面的飞行汽车地板。该飞行汽车具有前面的飞行汽车地板的全部特征和优点，在此不再一一赘述。
根据本发明的实施例，沿重力方向施加1000kg的载荷，飞行汽车不产生明显形变。
在本发明的再一方面，本发明提供了一种制备前面的飞行汽车地板的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将碳纤维预浸布按照预定层数和铺层夹角铺贴，其中，每完成N层铺贴进行一次真空预压实，N为大于等于1小于等于5的整数；利用模具对铺贴的产物进行封装；对经过封装的产物进行固化。该方法操作简单、方便，便于实现规模化生产，且实施成本较低。
附图说明
图1是本发明一个实施例的飞行汽车地板的结构示意图。
图2是图1中虚线位置的剖面结构示意图。
图3是本发明一个实施例的第二加强结构的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种飞行汽车地板。根据本发明的实施例，参照图1和图2，该飞行汽车地板包括：底壁10，底壁10宽度方向上具有相对的第一侧12和第二侧14；第一边梁22，第一边梁22与底壁的第一侧11相连；第二边梁24，第二边梁24与底壁的第二侧14相连；第一加强结构30，第一加强结构30包括第一加强筋32，第一加强筋32位于第一边梁22的内侧；以及第二加强结构40，第二加强结构40包括第二加强筋42，第二加强筋42位于第二边梁24的内侧；其中，底壁10、第一边梁22、第二边梁24、第一加强筋32和第二加强筋42均由碳纤维增强复合材料构成。该飞行汽车地板基本完全采用碳纤维增强复合材料构成，可实现批量化生产的同时，既能满足飞行汽车对于模态、刚度、强度等性能与安全可靠性的要求，又可以减少成型难度，最大限度的提高成型过程质量的稳定性，还可以降低零件重量，满足飞行汽车轻量化的要求。另外，碳纤维增强复合材料地板结构还可为其他功能模块提供转接口，从而实现产品的多功能多样性，提升产品价值。
需要说明的是，本文中所采用的术语“碳纤维增强复合材料”是指碳纤维与树脂复合形成的复合材料，具体可以包括碳纤维与环氧树脂复合形成的碳纤维增强环氧树脂复合材料，该材料具有质轻、强度高、比模量高、抗疲劳特性好、耐高温、化学稳定性高等优点，采用其制造飞行汽车地板，能够兼顾高强度要求和轻量化要求。
根据本发明的实施例，底壁、第一边梁、第二边梁、第一加强筋和第二加强筋各自独立的包括层叠设置的至少一层碳纤维预浸布。具体的，可以为底壁、第一边梁、第二边梁、第一加强筋和第二加强筋可以各自独立的由单层碳纤维预浸布构成，也可以各自独立的由多层碳纤维预浸布构成。由此，制备简单，便于规模化生产，且底壁、第一边梁、第二边梁、第一加强筋和第二加强筋的强度、厚度等性能参数可以通过调整碳纤维预浸布的层数灵活调整，适用性更广泛。
需要说明的是，上述“各自独立的”是指底壁、第一边梁、第二边梁、第一加强筋和第二加强筋中的碳纤维预浸布层数互不影响，可以相同，也可以不同，例如可以底壁、第一边梁、第二边梁由5层碳纤维预浸布构成，第一加强筋和第二加强筋由10层碳纤维预浸布构成。后文类似的描述含义与此相同，则不再一一详述。
根据本发明的一些具体实施例，底壁、第一边梁和第二边梁各自独立的包括2～8层(具体如2层、3层、4层、5层、6层、7层、8层等)碳纤维预浸布；第一加强筋和第二加强筋各自独立的包括8～20层(具体如8层、9层、10层、11层、12层、13层、14层、15层、16层、17层、18层、19层、20层等)碳纤维预浸布。在该层数范围内，各部件的强度、厚度和质量更符合飞行汽车的使用要求，该飞行汽车地板具有更好的使用性能。
根据本发明的实施例，每层碳纤维预浸布可以由一整块连续的碳纤维预浸布构成，也可以由多块子碳纤维预浸布拼接构成。可以理解，一整块连续的碳纤维预浸布构成一层碳纤维预浸布，该飞行汽车地板更便于制备，且没有拼接界面，整体性能更好，但是需要大块碳纤维预浸布，原料成本较高；而多块子碳纤维预浸布拼接构成一层碳纤维预浸布，对于碳纤维预浸布的尺寸要求较低，原料成本较低。
根据本发明的实施例，根据飞行汽车地板不同位置处的受力情况不同，对其强度要求也存在一定差别，相应的，对于多块子碳纤维预浸布构成一层碳纤维预浸布的情况，对于相邻子碳纤维预浸布之间拼接的方式也存在一定差别要求。一些具体实施例中，底壁、第一边梁和第二边梁中，至少一层碳纤维预浸布包括多块第一子碳纤维预浸布，相邻两块第一子碳纤维预浸布之间对接或者搭接。而第一加强筋和第二加强筋中，至少一层碳纤维预浸布包括多块第二子碳纤维预浸布，相邻两块第二子碳纤维预浸布之间对接。具体的，多块第二子碳纤维预浸布的拼接方式由相应位置的厚度和强度要求共同决定，相对来说，搭接的强度更高，但会使厚度变厚，从而影响与其他零件的配合间隙变小，影响零件的装配和外观，而对接则既能够保证相应的强度，又不影响厚度或者外观。
具体的，对接是指相邻两块子碳纤维预浸布在厚度方向上的正投影之间不重叠，而搭接是指相邻两块子碳纤维预浸布在厚度方向上的正投影存在重叠部分，根据本发明的一些实施例，对于搭接情况，相邻两块第一子碳纤维预浸布之间搭接的宽度可以为15～30mm(具体如15mm、18mm、20mm、22mm、25mm、28mm、30mm等)，也就是说，相邻两块子碳纤维预浸布在厚度方向上的正投影的重叠部分的宽度可以为15～30mm。在该宽度范围内，能够兼顾重量、成本和强度过渡，而过宽会造成重量超重和材料浪费，过窄又起不到很好的强度过渡作用。而对于对接情况，相邻两块第二子碳纤维预浸布之间对接的对接缝隙宽度小于1mm(具体如0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm、0.1mm等)，也就是说，相邻两块子碳纤维预浸布在厚度方向上的正投影之间的最小距离可以小于1mm。在该宽度范围内，间隙会被纤维固化过程中受压后的延展弥补，如果过宽会导致无法弥补，从而导致该处厚度不足，形成强度薄弱点。
根据本发明的实施例，该飞行汽车地板采用的碳纤维预浸布具体可以为碳纤维增强环氧树脂复合材料的预浸布，更具体的，碳纤维预浸布可以包括T300碳纤维预浸布和T700碳纤维预浸布中的至少之一。可以理解，T300和T700是指碳纤维的指的是碳纤维的品级，以拉伸强度指标做为衡量标准，T300碳纤维抗拉强度应达到3.5Gpa；而T700碳纤维抗拉应达到4.9Gpa。
根据本发明的实施例，为了达到更高的强度以及灵活调整强度，多层碳纤维预浸布可以沿着不同的方向铺设。具体的，定义碳纤维预浸布的成型方向在底壁上的正投影与底壁的长度方向之间的夹角为铺层夹角，每层碳纤维预浸布的铺层夹角为-90～90度(具体如-90度、-85度、-70度、-65度、-60度、-55度、-50度、-45度、-40度、-35度、-30度、-25度、-20度、-15度、-10度、-5度、0度、5度、10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度、80度、85度、90度等)。在该角度范围内，可以根据各方向受力情况灵活调整铺层角度，提高飞行汽车地板的强度，同时降低重量。
需要说明的是，碳纤维预浸布的成型方向为碳纤维预浸布卷材的长度方向，而实际进行铺层形成飞行汽车地板的碳纤维预浸布是将碳纤维预浸布卷材裁切为合适的尺寸之后得到的，裁切之后得到的碳纤维预浸布切片的长度方向可以碳纤维预浸布的成型方向相同，也可以不同。进一步的，碳纤维预浸布的成型方向在底壁上的正投影与底壁的长度方向(或者说飞行汽车车身的长度方向)平行时，铺层夹角为0度，从飞行汽车驾驶员的视角观看(即以飞行汽车车尾至车头的方向为基准)，碳纤维预浸布的成型方向在底壁上的正投影顺时针旋转时，铺层角度为正值；而碳纤维预浸布的成型方向在底壁上的正投影逆时针旋转时，铺层角度为负值；也就是说，以图3所示为例，从飞行汽车驾驶员的视角观看(即图3中从左向右观看)，碳纤维预浸布的成型方向在底壁上的正投影向垂直纸面向外的方向旋转，铺层角度为正值；而碳纤维预浸布的成型方向在底壁上的正投影向垂直纸面向里的方向旋转，铺层角度为负值。其中，铺层角度为90度和-90度时，碳纤维预浸布的成型方向在底壁上的正投影均是与底壁的长度方向垂直，两者实际是等同的。可以理解，上述铺层角度是指碳纤维预浸布的成型方向在底壁上的正投影与底壁长度方向之间的夹角，而碳纤维预浸布的成型方向在垂直于底壁的方向上是可以旋转或者倾斜的，如图3中所示的0度位置，在垂直于底壁的方向上，碳纤维预浸布的成型方向与底壁之间存在一定夹角。
根据本发明的实施例，多层碳纤维预浸布可以层间交替铺层角度，具体的，即在多层碳纤维预浸布层叠的方向上，多层碳纤维预浸布的铺层角度交替设置，例如依次按照-90°、-45°、0°、45°、90°的铺层角度交替铺层，或者按照45°和-45°的铺层角度交替铺层，或者按照90°、45°、-45°的铺层角度交替铺层，或者按照-90°、45°、-45°的铺层角度交替铺层。
如前，飞行汽车地板不同位置处的受力情况不同，相应的，不同位置处的碳纤维预浸布层数、种类、铺层角度也可以根据受力情况相应调整，从而得到出性价比最优的方案。具体的可以通过优化铺层坐标系、层间交替铺层角度以及设置加强结构，以获得能满足模态、刚度、强度等性能与安全可靠性的飞行汽车地板，减少成型难度，降低零件重量，提高成型过程质量的稳定性。
下面以一个具体实施例为例，详细说明本发明的飞行汽车地板的具体材料和结构：
具体的，底壁、第一边梁和第二边梁各自独立的包括层叠设置的一层第一T300碳纤维预浸布、一层第二T300碳纤维预浸布、一层第一T300碳纤维预浸布、一层第二T300碳纤维预浸布、一层第一T300碳纤维预浸布，且每层第一T300碳纤维预浸布的厚度和每层第二T300碳纤维预浸布的厚度为0.2mm；第一T300碳纤维预浸布的铺层夹角为45度；第二T300碳纤维预浸布的铺层夹角为0度。
参照图3(图中仅示出第二加强结构的结构示意图)，第一加强筋32和第二加强筋42各自独立的包括第一区域1、第二区域2、第三区域3、第四区域4和第五区域5，第一区域1、第二区域2、第三区域3和第四区域4沿底壁10长度方向依次相连，第二区域2远离底壁10的一侧具有凸起部201，第五区域5位于凸起部201上。
第一区域1、第三区域3和第五区域5可以包括依次层叠设置的一层第三T300碳纤维预浸布、四层第一T700碳纤维预浸布、两层第四T300碳纤维预浸布、四层第一T700碳纤维预浸布和一层第三T300碳纤维预浸布。
第二区域2可以包括依次层叠设置的一层第五T300碳纤维预浸布、两层第二T700碳纤维预浸布、一层第三T700碳纤维预浸布、两层第二T700碳纤维预浸布、一层第四T700碳纤维预浸布、两层第六T300碳纤维预浸布、一层第四T700碳纤维预浸布、两层第二T700碳纤维预浸布、一层第三T700碳纤维预浸布、两层第二T700碳纤维预浸布和一层第五T300碳纤维预浸布。
第四区域可以包括依次层叠设置的一层第七T300碳纤维预浸布、三层第五T700碳纤维预浸布、两层第八T300碳纤维预浸布、三层第五T700碳纤维预浸布和一层第七T300碳纤维预浸布。
具体的，第一T300碳纤维预浸布、第三T300碳纤维预浸布、第五T300碳纤维预浸布和第七T300碳纤维预浸布的铺层夹角为45度，厚度为0.2mm。第二T300碳纤维预浸布、第四T300碳纤维预浸布、第六T300碳纤维预浸布和第八T300碳纤维预浸布的铺层夹角为0度，厚度为0.2mm。第一T700碳纤维预浸布、第二T700碳纤维预浸布和第五T700碳纤维预浸布的铺层夹角为0度，厚度为0.125mm。第三T700碳纤维预浸布的铺层夹角为45度，厚度为0.125mm。第四第三T700碳纤维预浸布的铺层夹角为-45度，厚度为0.125mm。
根据本发明的实施例，根据碳纤维增强复合材料的强度需要，飞行汽车地板不同位置处的厚度也可以相应调整。具体的，底壁、第一边梁和第二边梁的厚度可以各自独立的为1～2mm(具体如1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm等)；而第一加强结构和第二加强结构的厚度可以各自独立的为1.5～2.5mm(具体如1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm等)。在该厚度范围内，既能够保证飞行汽车的强度要求，同时可以达到轻量化的效果。
具体的，底壁、第一边梁和第二边梁可以为等厚结构，即不同位置处的厚度均大致相同，而第一加强结构和第二加强结构可以为不等厚结构，即不同位置处的厚度不同，例如第一加强结构和第二加强结构可以各自独立的包括随型设置的夹层(可以不等厚)以及加强筋。
根据本发明的实施例，第一加强结构和第二加强结构可以仅由加强筋构成，也可以由加强筋和夹层构成。一些具体实施例中，第一加强结构和第二加强结构仅由加强筋构成，通过设置加强筋，使得加强区域碳纤维增强复合材料的厚度增加，强度也增强。另一些具体实施例中，参照图2，第一加强结构30还包括第一夹层34，第一夹层34位于第一边梁22和第一加强筋32之间；第二加强结构40还包括第二夹层44，第二夹层44位于第二边梁24和第二加强筋42之间。该飞行汽车地板通过在受力位置设置带有泡沫夹芯结构(即夹层)的加强筋，可以有效增强相应位置的结构强度，满足减少飞行汽车的起飞重量、增加载重量、延长续航时间等轻量化要求，在最大限度的节省材料成本同时，泡沫夹芯结构的运用还在一定程度上可起到减重、减震降噪的作用。
根据本发明的实施例，第一夹层和第二夹层的材料可以为聚甲基丙烯酰亚胺泡沫或芳纶蜂窝材料；聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的密度可以为40～500g/m3(具体如40g/m3、100g/m3、150g/m3、200g/m3、250g/m3、300g/m3、350g/m3、400g/m3、450g/m3、500g/m3等)。由此，第一夹层和第二夹层的材料耐热性好且阻燃，能随热压罐进行固化，而密度可根据产品的重量要求进行设定，因为密度越低抗压缩强度越低，在上述密度范围内，具有合适的抗压缩强度，与热压罐固化的压力(例如0.3MPa左右)匹配性更好，且得到的产品的重量适宜。
具体的，第一加强结构和第二加强结构可以可拆卸的与第一边梁和第二边梁连接，也可以与第一边梁和第二边梁固定连接。一些具体实施例中，可以通过粘接将第一加强结构和第二加强结构分别连接在第一边梁和第二边梁上。具体可以直接将第一加强筋和第二加强筋分别粘贴在第一边梁和第二边梁上，也可以在第一夹层的两面和第二夹层的两面均粘贴胶膜(具体如环氧树脂胶膜)，将其粘贴在第一边梁和第二边梁上，同时胶膜可以防止局部缺胶造成缺陷。
根据本发明的实施例，根据使用需要，该飞行汽车地板上还可以相应设置与测距雷达、摄像头、天线等其他零件的连接口或安装接口，以及带有快拆装置的检修口和镂空结构的通风口等等，具体可以根据实际使用需要设置，在此不再过多赘述。
该飞行汽车地板，通过结构设计实现多功能模块的转接口集成于地板，通过对碳纤维增强复合材料、铺层方案的设计最大限度的降低成本，通过泡沫夹芯结构加强筋的使用，在加强飞行汽车地板刚度的同时，可有效减轻飞行汽车地板自重，同时可起到一定的减震和降噪效果。本发明的飞行汽车地板可相比钣金结构减重50％，从而更大程度的提高飞行汽车的起飞载重和飞行续航时间。
进一步的，该飞行汽车地板中，可以通过碳纤维预浸布的规格、单层碳纤维预浸布的厚度以及各区域整体厚度、夹层材料的密度、型号\规格等来调整飞行汽车地板的强度，从而使其更好的满足使用要求。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种飞行汽车。根据本发明的实施例，该飞行汽车包括前面的飞行汽车地板。该飞行汽车具有前面的飞行汽车地板的全部特征和优点，在此不再一一赘述。
可以理解，除了前面描述的飞行汽车地板，该飞行汽车还包括其他必要的结构和部件，例如前端围框、动力电池安装架、起落架安装架、座椅前横梁、座椅中横梁、座椅后横梁、后舱横梁、后端围框、测距雷达、摄像头、起落架、AB柱、机臂、天线、蒸发器、空调、冷凝器、座椅、车顶、螺旋桨支臂和螺旋桨等等，具体可以参照相关技术中的飞行汽车设置，在此不再一一赘述。
根据本发明的实施例，该飞行汽车具体较轻的质量和较高的强度，具体的，其中飞行汽车地板的重量可以为50～70kg，飞行汽车整体的重量可以小于300kg；而沿重力方向施加1000kg的载荷，飞行汽车不产生明显形变。
通过计算机辅助工程(简称CAE)有限元仿真分析，对飞行汽车对各区域结构的极限受力环境进行分析，对零件在极限条件下的功能、性能与安全可靠性进行计算，本发明实施例的飞行汽车满足各区域结构的材料强度限值，同时零件成型后的重量以及制造成本较低，能满足模态、刚度、强度等性能与安全可靠性要求，减少成型难度，降低零件重量，提高成型过程质量的稳定性。
本发明通过CAE有限元仿真分析，计算获得地板蒙皮的铺层坐标系为1组，加强筋蒙皮的铺层坐标系2组，在图3中以0°方向表示；地板蒙皮以碳纤维织物预浸布进行铺层，加强筋蒙皮以T300单向预浸布和T700结合补强的方式进行铺层，加强筋与地板蒙皮局部使用PMI泡沫填充来增强刚度，从而获得更高的材料性价比。
在本发明的再一方面，本发明提供了一种制备前面的飞行汽车地板的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将碳纤维预浸布按照预定层数和铺层夹角铺贴，其中，每完成N层铺贴进行一次真空预压实，N为大于等于1小于等于5的整数；利用模具对铺贴的产物进行封装；对经过封装的产物进行成型固化。该方法操作简单、方便，便于实现规模化生产，且实施成本较低。
根据本发明的实施例，成型固化可以采用热压罐成型工艺、RTM成型工艺(树脂传递模塑料成型工艺)或者真空灌注成型工艺进行。一些具体实施例中，成型固化可以采用热压罐成型工艺进行。由此，通过热压罐成型工艺，可以有效实现夹芯结构的共固化稳定成型，从而保证产品尺寸的高精度和稳定性，既能保证产品尺寸的稳定性，又在一定程度上满足批量化生产的要求。
下面以一个具体示例为例，详细说明本发明的制备飞行汽车地板的方法：
具体的，碳纤维预浸布可以铺贴在飞行汽车地板成型工装表面，而在铺贴碳纤维预浸布之前，可以对飞行汽车地板成型工装表面进行清洁处理。具体的，可以使用高压气将地板成型工装表面吹扫干净后，然后涂擦脱模剂2-5次后，将工装拉入洁净间待用。然后，按照预定规格选择碳纤维预浸布，并按照飞行汽车地板的铺层展开图完成带余量下料(即根据行汽车地板的铺层展开图对碳纤维预浸布进行裁切)，下料角度偏差不超过1°。接着，根据预先设定的铺层层数与铺层夹角完成相应区域的碳纤维预浸布铺贴，每铺贴1～5层，至少完成一次真空预压实。然后按照隔离膜/四氟布、透气毡、真空膜铺放辅料，铺设1～4组热电偶，放置2组或2组以上真空接头，利用模具对上述铺贴得到的产物进行封装，封装完成后，将封装好的模具连接真空管，抽真空至真空度达到0.095MPa以上时，关闭真空，使用真空表进行检漏，检漏合格标准为：10min真空度下降值＜0.003MPa范围内。接着使用热压罐施加0.3～1.0MPa压力，全程抽真空，按碳纤维预浸布的固化温度要求(130℃2h或150℃2h)，完成固化，其中，升温速率可以控制在2℃以内，降温速率可以控制在3℃以内，待罐温降温至60℃以下时，去除压力，打开热压罐，完成脱模，得到飞行汽车地板。根据需要，还可以进行适当后处理，例如包括切除余量边，使用砂纸轻微打磨，去除多余毛刺等。然后对所得产品进行检验包装，产品经检验合格后包装、入库。
该方法中，碳纤维复合材料地板结构可为其他功能模块提供转接口，从而实现产品的多功能多样性，提升产品价值；飞行汽车地板结构中利用各区域对强度的不同要求，使用不同规格的碳纤维预浸布，同时在加强区域使用了泡沫夹芯结构的加强筋，既可实现车身结构的轻质高强，在最大限度的节省材料成本同时，泡沫夹芯结构的运用还在一定程度上可起到减重、减震降噪的作用。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种飞行汽车地板，其特征在于，包括：
底壁，底壁宽度方向上具有相对的第一侧和第二侧；
第一边梁，第一边梁与底壁的第一侧相连；
第二边梁，第二边梁与底壁的第二侧相连；
第一加强结构，第一加强结构包括第一加强筋，第一加强筋位于第一边梁的内侧；以及
第二加强结构，第二加强结构包括第二加强筋，第二加强筋位于第二边梁的内侧；
其中，底壁、第一边梁、第二边梁、第一加强筋和第二加强筋均由碳纤维增强复合材料构成；
第一加强结构还包括第一夹层，第一夹层位于第一边梁和第一加强筋之间；
第二加强结构还包括第二夹层，第二夹层位于第二边梁和第二加强筋之间；
第一夹层和的材料为聚甲基丙烯酰亚胺泡沫或芳纶蜂窝材料；
任选聚甲基丙烯酰亚胺泡沫密度为40～500g/m3；
底壁、第一边梁和第二边梁的厚度各自独立的为1～2mm；
第一加强结构和第二加强结构的厚度各自独立的为1.5～2.5mm；
底壁、第一边梁和第二边梁各自独立的包括2～8层碳纤维预浸布；
第一加强筋和第二加强筋各自独立的包括8～20层碳纤维预浸布；
定义碳纤维预浸布的成型方向在底壁上的正投影与底壁的长度方向之间的夹角为铺层夹角，每层碳纤维预浸布的铺层夹角为-90～90度。
2.根据权利要求1的飞行汽车地板，其特征在于，底壁、第一边梁和第二边梁中，至少一层碳纤维预浸布包括多块第一子碳纤维预浸布，相邻两块第一子碳纤维预浸布之间对接或者搭接；
第一加强筋和第二加强筋中，至少一层碳纤维预浸布包括多块第二子碳纤维预浸布，相邻两块第二子碳纤维预浸布之间对接。
3.根据权利要求2的飞行汽车地板，其特征在于，相邻两块第一子碳纤维预浸布之间搭接的宽度为15～30mm；
相邻两块第二子碳纤维预浸布之间对接的对接缝隙宽度小于1mm。
4.根据权利要求1的飞行汽车地板，其特征在于，碳纤维预浸布包括T300碳纤维预浸布和T700碳纤维预浸布中的至少之一。
5.根据权利要求4的飞行汽车地板，其特征在于，底壁、第一边梁和第二边梁各自独立的包括层叠设置一层第一T300碳纤维预浸布、一层第二T300碳纤维预浸布、一层第一T300碳纤维预浸布、一层第二T300碳纤维预浸布、一层第一T300碳纤维预浸布，且每层第一T300碳纤维预浸布的厚度和每层第二T300碳纤维预浸布的厚度为0.2mm；第一T300碳纤维预浸布的铺层夹角为45度；第二T300碳纤维预浸布的铺层夹角为0度。
6.根据权利要求4的飞行汽车地板，其特征在于，第一加强筋和第二加强筋各自独立的包括第一区域、第二区域、第三区域、第四区域和第五区域，第一区域、第二区域、第三区域和第四区域沿底壁长度方向依次相连，第二区域远离底壁的一侧具有凸起部，第五区域位于凸起部上，其中：
第一区域、第三区域和第五区域包括依次层叠设置的一层第三T300碳纤维预浸布、四层第一T700碳纤维预浸布、两层第四T300碳纤维预浸布、四层第一T700碳纤维预浸布和一层第三T300碳纤维预浸布；
第二区域包括依次层叠设置的一层第五T300碳纤维预浸布、两层第二T700碳纤维预浸布、一层第三T700碳纤维预浸布、两层第二T700碳纤维预浸布、一层第四T700碳纤维预浸布、两层第六T300碳纤维预浸布、一层第四T700碳纤维预浸布、两层第二T700碳纤维预浸布、一层第三T700碳纤维预浸布、两层第二T700碳纤维预浸布和一层第五T300碳纤维预浸布；
第四区域包括依次层叠设置的一层第七T300碳纤维预浸布、三层第五T700碳纤维预浸布、两层第八T300碳纤维预浸布、三层第五T700碳纤维预浸布和一层第七T300碳纤维预浸布；
其中，第一T300碳纤维预浸布、第三T300碳纤维预浸布、第五T300碳纤维预浸布和第七T300碳纤维预浸布的铺层夹角为45度，厚度为0.2mm；
第二T300碳纤维预浸布、第四T300碳纤维预浸布、第六T300碳纤维预浸布和第八T300碳纤维预浸布的铺层夹角为0度，厚度为0.2mm；
第一T700碳纤维预浸布、第二T700碳纤维预浸布和第五T700碳纤维预浸布的铺层夹角为0度，厚度为0.125mm；
第三T700碳纤维预浸布的铺层夹角为45度，厚度为0.125mm；
第四第三T700碳纤维预浸布的铺层夹角为-45度，厚度为0.125mm。
7.一种飞行汽车，其特征在于，包括权利要求1～6中任一项的飞行汽车地板。
8.根据权利要求7的飞行汽车，其特征在于，沿重力方向施加1000kg的载荷，飞行汽车不产生明显形变。
9.一种制备权利要求1～6中任一项的飞行汽车地板的方法，其特征在于，包括：
将碳纤维预浸布按照预定层数和铺层夹角铺贴，其中，每完成N层铺贴进行一次真空预压实，N为大于等于1小于等于5的整数；
利用模具对铺贴的产物进行封装；
对经过封装的产物进行固化。
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