CN116653396B - 一种柔性复合材料及其原位固化系统和固化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微波加热技术领域，具体涉及一种柔性复合材料及其原位固化系统和固化方法。本发明所提供的柔性复合材料中具有待固化材料或待固化CFRP层，且该柔性复合材料整体具有挠性以便折叠，其中，所述待固化材料或待固化CFRP层可在有微波输入的条件下受热固化为刚性固体，从而可实现该种柔性复合材料的原位固化，从而解决现有技术中存在的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及微波加热技术领域，尤其涉及一种柔性复合材料及其原位固化系统和固化方法。
背景技术
常见的无人机类型一般包括多旋翼无人机以及固定翼无人机，其起飞方式一般为垂直起飞或通过跑道助飞，而在军用无人机领域，无人机还拥有其他多种起飞方式，如管式发射、手抛发射、弹射发射、母机携带空中发射等。例如，管式发射无人机是一种由发射筒发射、可快速部署到目标区域，在目标区上方巡弋飞行以执行侦察任务的新型装备。常见的管式发射无人机柔性机翼通常采用刚性折叠机翼或柔性机翼两种设计方案，其中，刚性折叠翼通过机械解闭锁和联动机构展开，具有刚性强、动作可靠、控制简单等优点，但由于刚性折叠翼占用弹体空间相对较大，而无人机折叠翼出于气动性能的常选择采用薄翼型，因而刚度、颤振等问题比较突出，反之，柔性机翼能比较好地解决上述刚性机翼的问题，除了在伸展前占用空间小的特点之外，其所采用的特殊机翼材质和结构还具有高强度、高韧度、质量轻以及迅速的形状恢复能力等优点，因而，柔性机翼无人机往往具有体积小、重量轻、抗高过载的特点。例如，文献号为CN110371283B的中国发明专利提供的一种智能柔性充气式机翼无人机结构，其采用柔性充气式机翼，该种柔性充气式机翼可在高压充气条件下快速展开，在满足无人机使用性能需求的条件下，极大地弥补了固定翼无人机的缺陷，更好地发挥了智能无人机性能，但该种柔性充气式机翼的缺点也很明显，包括容易漏气、空气动力性能差、展弦比受制于柔性机翼载荷等。
随着无人机技术发展，碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)是以碳纤维或石墨纤维或其制品为增强体的聚合物基复合材料，包括CFRP在内的热固型碳纤维复合材料已经广泛应用于如飞机或无人机机身、机翼、壁板、整流罩、地板等各类部件的外表面或内部以替代金属材料，从而减轻飞机或无人机的整体重量。然而，固化或固结是制造类似CFRP材料组件的重要过程，其中树脂基体在特定温度下固化以从粘性状态变为固态。目前，对上述热固型碳纤维复合材料的主流固化方式是基于对流或传导加热的热固化，而热固化一般采用烘箱、高压釜对CFRP预制件进行处理。例如，文献号为CN112399917A的中国发明专利申请公开了一种CFRP片材、使用CFRP片材的层叠体及CFRP片材的制造方法，其采用了热压方式进行制造。该种固化方式是从CFRP表层开始固化，由于树脂材料的导热性能差，且极易导致内外固化强度不一的问题，可进一步导致材料发生形变、分层甚至是折断，尤其是对于飞行器的机翼部分，由于无法满足飞行动力学需求，该种固化缺陷是不可接受的。
微波加热与传统加热不同，微波加热是电磁波以高频电磁振荡的形式将微波能量传递到被加热物体内部，由于微波加热具有加热速度快以及实现体积加热的优势，已成为加工高质量和高效率复合产品的一种很有前景的替代方法。如文献号为CN103587130A的中国发明专利公开了一种微波固化纤维增强树脂基复合材料构件的方法及装置，该装置采用功率线性可调的微波源产生微波后由波导导入谐振腔体，穿透并加热复合材料，使其快速固化成型，该装置采用八边形微波模谐振腔体结构实现装置内电磁场的均匀性，但该种设备的缺陷在于设备体积大、质量重，仅能对材料即工件进行预先固化后再行组装。而采用可折叠的超薄CFRP柔性机翼的无人机在空中展开后，需要对其进行快速、均匀的钢化才能投入使用，因此，目前仍然采用热固化形式，限制了该类无人机的应用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种柔性复合材料及其原位固化系统和固化方法，以解决现有技术中的存在的缺陷。
为达到上述技术效果，本发明采用了以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种柔性复合材料，包括：
微波辐射层，所述微波辐射层用于辐射微波能量；
导体层，所述导体层与微波辐射层之间形成谐振间隙，且所述导体层在面向所述微波辐射层的一侧设有贴附侧，所述谐振间隙可供容置待固化材料且所述待固化材料的一侧可与所述贴附侧贴合，所述待固化材料为热固性非刚性材料且可在有微波输入的条件下受热固化为刚性固体。
需要说明的是，此处所指“热固性非刚性材料”具有“非刚性”特征和“热固性”特征，具体而言，“非刚性”特征是指其在微波输入前的状态，此时，其为具有一定流动度的流体或是不能自由流动的“弹性或挠性固体”，且该“弹性或挠性固体”整体具有较大的挠性以使得该柔性复合材料可实现折叠和较大幅度的弯曲，当该“非刚性材料”为具有一定流动度的流体时，由于其一侧设有导体层，该导体层的设置可避免上述非刚性材料的泄漏。而“热固性”特征是指该待固化材料在微波输入条件下可受热并可转变为刚性状态，即实现“固化”。
同时，还需要说明的是，上述“待固化材料”可以是导体也可以是非导体。
优选地，所述导体层大致平行于所述微波辐射层。
优选地，所述微波辐射层和导体层均具挠性，以使得该微波辐射层和导体层复合形成的柔性复合材料可折叠。
可选地，所述导体层可为由基材和金属镀层组成的复合结构，所述金属镀层设置在靠近所述微波辐射层的一侧，且该金属镀层可通过电镀、磁控溅射、电子束蒸发、脉冲激光沉积等任何已知方式进行加工；优选地，所述金属镀层的厚度为1um～200um，优选为5um～50um。优选地，所述基材为柔性基材，如采用柔性树脂材料。
可选地，所述导体层整体或金属镀层由铜、铁、锡或金等任意一种或多种金属材料制成。
进一步地，所述柔性复合材料还包括保温层，所述保温层具有第一贴附面和第二贴附面，所述第一贴附面可与所述微波辐射层贴合，所述第二贴附面与所述导体层之间形成固化间隙，所述固化间隙可供容置待固化材料，所述待固化材料为热固性非刚性材料，且所述待固化材料可在有微波输入的条件下受热固化为刚性固体。
优选地，所述微波辐射层、保温层以及导体层均具挠性，以使得该微波辐射层、保温层以及导体层复合形成的柔性复合材料可折叠。
进一步地，所述微波辐射层由若干呈规则阵列分布的辐射单元组成，每个所述辐射单元上均开设有用于供微波馈入的同轴馈口。
更进一步地，所述辐射单元包括介质基板和分设于所述介质基板两侧的金属地和金属贴片，所述金属地设于远离所述导体层的一侧，且所述金属地的投影面积大于所述金属贴片的投影面积。
更进一步地，所述同轴馈口设于所述金属地的一侧，且所述同轴馈口的深度至少贯穿所述金属地和介质基板，以便于微波能量的馈入。
进一步地，所述金属贴片的几何中心设有贯穿所述金属贴片的开槽结构。
第二方面，本发明还提供另一种区别于第一方面的柔性复合材料，该柔性复合材料包括：
微波辐射层，所述微波辐射层用于辐射微波能量；
待固化CFRP层，所述待固化CFRP层与微波辐射层之间形成保温间隙，所述保温间隙内填充有保温材料，所述保温材料形成保温层。
优选地，所述待固化CFRP层微波输入前，为“弹性或挠性固体”或是具有一定流动度的流体，当上述待固化CFRP层为具有一定流动度的流体时，所述待固化CFRP层的两侧应当具有帮助所述待固化CFRP层保持一定形状的辅助层，该辅助层可以但不限于是上述的保温层。
进一步地，所述待固化CFRP层的电导率沿碳纤维方向大于103S·m-1；优选地，所述待固化CFRP层的电导率为104～105S·m-1，在该条件下，待固化CFRP层具有较好的导电性，可作为“导体”直接接收微波耦合能量以达到升温目的，从而实现该待固化CFRP层的“固化”。
进一步地，所述待固化材料包括热固性树脂基质和骨架材料，所述骨架材料至少包括碳纤维材料，此外，所述骨架材料中还可以包括金属材料。
优选地，所述待固化材料为热固性树脂基质与碳纤维材料形成的混合物。
进一步地，所述热固性树脂基质为环氧树脂、聚氨酯、聚酯、尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚甲醛、酚醛树脂或氨基树脂中的任意一种或多种材料形成的混合物。
进一步地，所述微波辐射层由若干呈规则阵列分布的辐射单元组成，每个所述辐射单元上均开设有用于供微波馈入的同轴馈口。
更进一步地，所述辐射单元包括介质基板和分设于所述介质基板两侧的金属地和金属贴片，所述金属地设于远离所述导体层的一侧，且所述金属地的投影面积大于所述金属贴片的投影面积。
进一步地，所述金属贴片的几何中心设有贯穿所述金属贴片的开槽结构。
优选地，当所述开槽结构位于所述金属贴片的几何中心时，所述同轴馈口设于金属地的一侧。
第三方面，本发明提供一种柔性复合材料原位固化系统，该柔性复合材料原位固化系统包括第一方面或第二方面所提供的柔性复合材料，还包括微波源以及微波传输装置，所述微波源用于产生微波，所述微波传输装置用于将微波源产生的微波能量分配输送至所述微波辐射层。
优选地，所述微波传输装置的两端分别连接至所述微波源和所述同轴馈口，以实现微波能量的传输和分配。
第四方面，本发明提供一种柔性复合材料原位固化方法，是采用上述第三方面提供的一种柔性复合材料原位固化系统对第一方面或第二方面所提供的柔性复合材料进行固化。
进一步地，本发明提供一种柔性复合材料原位固化方法，其具体是：
针对第一方面所提供的一种柔性复合材料，通过外接微波源产生微波并通过微波传输装置将微波源所产生的微波输送至所述微波辐射层，通过所述微波辐射层对微波进行辐射并将微波能量耦合至所述导体层，再由所述导体层将能量加载在可与所述导体层贴合的待固化材料上，以使所述待固化材料受热固化；
或是，针对第二方面所提供的一种柔性复合材料，通过外接微波源产生微波并通过微波传输装置将微波源所产生的微波输送至所述微波辐射层，通过所述微波辐射层对微波进行辐射并将微波能量耦合至待固化CFRP层，以使所述待固化CFRP层受热固化。
第五方面，本发明提供一种可折叠部件，所述可折叠部件至少部分或全部由第一方面或第二方面所提供的柔性复合材料制成，该可折叠部件可以应用但不限于建筑构件、机械制造、工程施工、尖端无人机、交通工具、多功能和多用途飞行器等领域。
第六方面，本发明提供一种飞行器，所述飞行器至少具有一个可折叠部件，所述可折叠部件至少部分或全部由第一方面或第二方面所提供的柔性复合材料制成；或所述飞行器装载有第三方面所提供的柔性复合材料原位固化系统；或所述飞行器采用第四方面所提供的柔性复合材料原位固化方法对所述飞行器上的柔性复合材料进行原位固化，或是具有上述第五方面提供的可折叠部件。
第七方面，本发明提供一种可折叠机翼，所述可折叠机翼至少部分或全部采用第一方面或第二方面所提供的柔性复合材料制造。
优选地，所述可折叠机翼包括由第一方面或第二方面所提供的柔性复合材料封闭形成的中空腔体，所述中空腔体内设有微波传输装置和/或微波源。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
第一，本发明提供的一种柔性复合材料，通过在其中设置待固化材料或是待固化CFRP层，同时，该待固化材料、待固化CFRP层以及该柔性复合材料在微波固化前整体具有挠性，从而使得该材料易于折叠，而当微波输入时，该待固化材料或是待固化CFRP层可进行原位固化，从而使得该柔性复合材料由可折叠状态转变为刚性状态。同时，由于该柔性复合材料可进行预先加工和组合，并且固化系统和固化方法简单、设备体积小、易于携带，可有效解决了现有技术中的固化设备存在的缺陷。此外，本柔性复合材料以及固化系统在固化过程中，其固化速率均一、待固化材料升温均匀，因而，待固化材料或是待固化CFRP层的固化效果较好，在固化过程中，该柔性复合材料整体不会产生变形、断裂等固化缺陷。
第二，本发明提供的一种柔性复合材料，由于其实现了材料的原位固化，使得该类柔性材料的用途极大地被拓宽，固化过程高效快速、均匀可靠，能够应用于如建筑构件制造、机械制造、工程施工、尖端无人机、多功能和多用途飞行器等领域。
附图说明
图1为本发明的实施例1提供的一种柔性复合材料整体结构示意图；
图2为本发明的实施例1提供的一种柔性复合材料的爆炸结构示意图；
图3为本发明的实施例1提供的图2A处的局部放大结构示意图；
图4为本发明的实施例2提供的一种柔性复合材料整体结构示意图；
图5为本发明的实施例2提供的一种柔性复合材料的爆炸结构示意图；
图6为本发明的实施例7提供的一种机翼结构剖面结构示意图；
图7为本发明提供的图6B处的剖面结构示意图；
图8为本发明的实施例8提供的一种机翼结构剖面结构示意图；
图9为本发明提供的图8C处的剖面结构示意图；
附图标记为：11，导体层，121，待固化材料，122，待固化CFRP层，20，保温层，30，微波辐射层，31，介质基板，311，金属地，312，金属贴片，312a，开槽结构，32，同轴馈口，40，中空腔体，41，同轴线缆。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“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”、“x方向”、“y方向”、“z方向”等指示的方位或位置关系是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，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
请参阅图1～3，本实施例提供一种柔性复合材料，该微波辐射层30、保温层20、导体层11以及该柔性复合材料整体具有挠性，以实现可折叠、弯曲目的，具体而言，该柔性复合材料包括依次设置的微波辐射层30、保温层20、待固化材料121以及导体层11，其中，所述微波辐射层30用于辐射微波能量，所述导体层11用于接收微波耦合能量，且所述导体层11与微波辐射层30大致平行且两者之间形成谐振间隙，所述保温层20设于所述谐振间隙内，且该保温层20具有第一贴附面和第二贴附面，所述第一贴附面可与所述微波辐射层30贴合，所述第二贴附面与所述导体层11之间形成固化间隙，所述待固化材料121设于所述固化间隙内。更具体地，该待固化材料121为热固性非刚性材料，以便于装填至所述固化间隙内，而当有微波输入时，所述待固化材料121可受热固化为刚性固体。
为实现上述技术效果，本实施例所使用的待固化材料121的组成至少包括一种热固性树脂基质，所述热固性树脂基质可从现有技术中进行选择，以使得该待固化材料121受热后整体固化，同时，该待固化材料121也可以包括适当的溶剂，包括水或有机溶剂。需要特别说明的是，此处“非刚性材料”可以是具有一定流动度的流体或不能自由流动的“弹性或挠性固体”，且该“弹性或挠性固体”整体具有较大的挠性以使得该柔性复合材料可实现折叠和较大幅度的弯曲。同时，该“热固性非刚性材料”同时也具有热固性，其是通过选用热固性树脂基质实现，使得在该待固化材料121可在微波作用下整体受热并转变为刚性状态，即“固化”。同时，该种热固性树脂基质中还可以含有骨架材料，例如金属、天然纤维、碳纤维或是碳纤维以外的其他合成纤维，以提高该柔性复合材料固化后的强度。
在本实施例中，为通过微波对该待固化材料121进行整体加热，该微波辐射层30由若干呈规则阵列分布的辐射单元组成，每个所述辐射单元背面均开设有用于供微波馈入的同轴馈口32。具体而言，每个所述辐射单元均包括介质基板31和分设于所述介质基板31两侧的金属地311和金属贴片312，所述金属地311设于远离所述导体层11的一侧，且所述金属地311的投影面积大于所述金属贴片312的投影面积，以便于实现微波能量的辐射，同时，该种微波辐射层30的结构，可以有效提高对待固化材料121加热的均匀性，使其各处固化程度均一，保证固化质量。
在本实施例中，为实现该微波辐射层30的折叠，该微波辐射层30中的相邻介质基板31可设置为一体结构，例如，将所述微波辐射出中的所有介质基板31作为一个整体进行设计并采用柔性绝缘树脂材料进行制作，该柔性绝缘树脂材料可从现有技术中进行选择，如采用聚酯柔性薄膜、聚酰亚胺柔性薄膜材料等，而该金属地311和金属贴片312则分别连接于所述柔性绝缘树脂材料的两侧且设置位置一一对应，更具体地说，该金属地311和金属贴片312的几何中心是重叠的，优选地，该金属地311和金属贴片312为厚度为20um～1000um的金属箔，且该金属地311和金属贴片312均可直接与所述柔性绝缘树脂材料连接，或是通过粘接剂与所述柔性绝缘树脂材料进行连接，从而可实现该微波辐射层30的整体的折叠，兼顾其柔性。同时，为实现该导体层11的折叠，该导体层11可以选用厚度较小的金属片材，或是采用由柔性基材和金属镀层组成的复合结构，所述金属镀层应当设置在靠近所述微波辐射层30的一侧且厚度为1um～200um，以实现较好的折叠效果。对应地，保温层20也可从现有技术中进行选择，如采用空气凝胶材料或弹性发泡树脂等材料，以不影响该柔性复合材料的整体折叠效果。
在本实施例中，为进一步保证该待固化材料121的固化速率均一，在每个辐射单元中的金属贴片312在其几何中心位置处均设有贯穿所述金属贴片312的开槽结构312a，该开槽结构312a的设置使得该辐射单元产生的耦合电流在该几何中心的对应位置处产生避开效果，以改善常见加热过程中产生的中间温度高、周缘温度低的加热不均现象，从而使得该待固化材料121整体受热均匀，提高其固化的均一性。对应地，当该开槽结构312a位于所述金属贴片312的几何中心时，所述同轴馈口32设于金属地一侧，且该同轴馈口32完全贯穿所述金属地311、介质基板31以及金属贴片312。
本实施例的原理为：将微波辐射层30作为微波能量的辐射装置，而导体层11作为微波能量的接收装置，二者通过电磁场将微波能量从微波辐射层30耦合到导体层11上，再由所述导体层11将能量加载在与所述导体层11贴合的待固化材料121上，以使所述待固化材料121受热固化，从而使得该柔性复合材料整体由可折叠、完全状态转变为刚性状态，从而实现原位固化。
实施例2
请参阅图1～3，本实施例提供一种柔性复合材料原位固化系统，该柔性复合材料原位固化系统包括实施例1提供的柔性复合材料，同时还包括微波源和微波传输装置。
在本实施例中，该微波传输装置包括功率分配器以及多组同轴线缆41，其中，该功率分配器具有一个输入端口和多个输出端口，该输入端口连接至所述微波源，该输出端口分别与一组同轴线缆41连接，该同轴线缆41的输出端则连接至所述同轴馈口32。具体而言，为实现微波的馈入，该同轴线缆41包括内导体和外导体，该内导体贯穿所述同轴馈口32进而焊接至所述金属贴片312，以实现内导体和金属贴片的电连接，而该外导体则电连接至所述金属地311，以实现微波的馈入。
在具体实施时，通过微波源产生微波，再通过功率分配器和同轴线缆将微波能量按一定比例分配输送至所述微波辐射层中的各个辐射单元，进而实现微波能量的分配和传输，再通过该微波辐射层30将微波能量耦合至所述导体层11，并由导体层11将能量加载在待固化材料121上，以使得该待固化材料121均匀升温，从而实现整个柔性复合材料的固化以及刚性状态的转变。
需要特别说明的是，因该微波源、微波传输装置以及同轴线缆的连接方式均为现有技术，因此，此处不作赘述，且附图中未完全示出。
实施例3
请参阅图4～5，本实施例提供一种区别于实施例1的柔性复合材料，该柔性复合材包括微波辐射层30、保温层20以及待固化CFRP层122，其中，所述微波辐射层30用于辐射微波能量，所述待固化CFRP层122与微波辐射层30之间形成保温间隙中，该保温层20设于所述保温间隙内，其该保温层20的两侧分别与所述微波辐射层30与待固化CFRP层122贴合。
在本实施例中，该待固化CFRP层122为“弹性或挠性固体”，该固化CFRP层122为热固性树脂基质和碳纤维材料的混合物。优选地，该待固化CFRP层122的电导率沿碳纤维方向为104～105S·m-1，在该条件下，待固化CFRP层122具有较好的导电性，可作为“导体”直接接收微波耦合能量以达到升温目的，从而实现该待固化CFRP层的“固化”。该热固性树脂基质可从现有技术中进行选择。
在本实施例中，该微波辐射层30和保温层20的结构可以参照实施例1进行设计，且该待固化CFRP层122本身为热固性树脂基质，因而可以具有较好的可弯折性，因此，该种柔性复合材料整体能够进行弯折和卷曲，由该种柔性复合材料制成的各类器件也可以达到可弯曲折叠、易于携带的技术效果。
实施例4
请参阅图4～5，本实施例提供一种柔性复合材料原位固化系统，该柔性复合材料原位固化系统包括实施例3提供的柔性复合材料，同时还包括微波源以及微波传输装置，该微波传输装置包括功率分配器以及多组同轴线缆41，该微波源、功率分配器、同轴线缆41以及辐射单元的连接方式可以参照实施例2，因此，此处不再赘述。
在具体实施时，由于该待固化CFRP层122本身具有导电性，因此，该待固化CFRP层122可直接接收由微波辐射层30耦合的能量，进而实现该待固化CFRP层122在微波输入的条件下直接升温和固化，以实现该柔性复合材料的原位固化。
实施例5
请参阅图1～5，本实施例提供一种可折叠部件，该可折叠部件可以用作但不限于建筑物构件、陆地交通工具、航空器、水陆空多用移动装置以及机器人等领域，并且，上述航空器应当包括无人机。具体而言，该可折叠部件至少部分或全部由实施例1或者实施例2提供的柔性复合材料制成，以使其具有可折叠状态和刚性状态，当所述柔性复合材料中的待固化材料121或待固化CFRP层122受热固化后，该可折叠部件可由可折叠状态发生伸展，并在伸展后固化并形成刚性状态且不再发生形变。
实施例6
请参阅图1～5，本实施例提供一种飞行器，该所述飞行器具有一个或多个可折叠部件，该折叠部件可以是动力叶片、尾翼、机翼、襟翼、机身、升降翼中的任意一种，且该可折叠部件至少部分或全部由实施例1或实施例2提供的柔性复合材料制成，因而，在可折叠状态下，该可折叠部件可被折叠或收折以减小该飞行器的体积或使该飞行器保持良好的气动外形，而当有微波输入的条件下，该可折叠部件内部的待固化材料121或待固化CFRP层122被加热固化，从而使得该可折叠部件由可折叠状态发生伸展，并在伸展后固化并形成刚性状态，且不再发生形变，以满足飞行需要。
实施例7
请参阅图1～3以及图6～7，本实施例提供一种实施例6的更为优选的实施方式，具体为：
上述飞行器为带有可折叠机翼的飞行器，其机翼部分或全部地由实施例1提供的柔性复合材料制成，从而使得该飞行器在非飞行状态下可对其机翼进行折叠或收折；而当该飞行器有飞行需要时，可通过对待固化材料121进行固化从而使得该机翼转变为刚性状态，以使得该种飞行器可以在释放或飞行前便于携带和运输。
对于前述带有可折叠机翼的飞行器，为使得该机翼由折叠状态转变为刚性状态之前该机翼能够处于伸展状态，该可折叠机翼的伸展可通过以下任意一种伸展方式进行展开，从而在固化前使得该机翼处于伸展状态：
伸展方式一：
该种可折叠机翼可通过外力约束使其处于折叠状态，而当外力消失时，该可折叠机翼可迅速展开。
例如，采用管式发射或导弹递送方式进行发射的无人机，如采用前述可折叠机翼，在发射前，该可折叠机翼处于折叠状态，且通过无人机发射管体或导弹壳体对其机翼进行约束；而当该无人机被投递后，用于约束无人机机翼的外力消失，因此，该无人机机翼可基于其自身的弹性形变自行展开，从而恢复至伸展状态。待该机翼完全展开后，可通过输入微波的方式对待固化材料121进行固化，以使得该可折叠机翼在该伸展状态下固化为刚性状态，以满足其飞行需要。
伸展方式二：
在伸展方式一的基础上，该种可折叠机翼并不通过外力约束的方式进行折叠，而是通过飞行器上设置机械解闭锁或联动机构等得以实现。
例如，通过将该可折叠机翼安装于飞行器本体上，此时，该可折叠机翼具有一个飞行器本体的翼梢，因此，在该可折叠机翼具有挠性的基础上，可通过在飞行器本体上设置机械解闭锁结构将该翼梢固定至飞行器本体上，以实现对该可折叠机翼的收折。而当可折叠机翼需要展开时，可通过机械解闭锁结构释放对该翼梢的固定，以使得该可折叠机翼完全展开，此时，可通过输入微波的方式对待固化材料121进行固化，以使得该可折叠机翼在该伸展状态下固化为刚性状态，以满足其飞行需要。
伸展方式三：
可通过向所述可折叠机翼内充气的方式使该机翼由折叠状态转变为伸展状态。
例如可参考，文献号为CN110371283B的中国发明专利提供的一种智能柔性充气式机翼无人机结构，通过向可折叠机翼内部充气以使得原本处于折叠状态的机翼回复至伸展状态，待该可折叠机翼完全展开后，再通过输入微波方式对待固化材料121进行固化。
需要特别说明的是，该可折叠机翼不仅可通过上述伸展方式一、伸展方式二以及伸展方式三中的任意一种方式进行展开，还可以通过其他任意已知和能够实现的方式完成从折叠状态至伸展状态的转变，此类改进并未脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
在本实施例中，为便于微波的输入，该可折叠机翼还包括由上述柔性复合材料封闭形成的中空腔体40，所述中空腔体40内设有同轴线缆41，且该同轴线缆41的输入端通过功率分配器连接至微波源，该同轴线缆41的输出端分别连接至所述微波辐射层中的多个辐射单元，从而实现微波能量的输入。需要说明的是，该微波源和功率分配器均可以设置在飞行器本体上，以实现微波的产生和便捷传输。
实施例8
请参阅图4～5以及图8～9，本实施例提供一种实施例6的更为优选的实施方式，具体为：
上述飞行器为带有可折叠机翼的飞行器，其机翼部分或全部地由实施例2提供的柔性复合材料制成，从而使得该飞行器在非飞行状态下可对其机翼进行折叠或收折；而当该飞行器有飞行需要时，可使得该可折叠机翼由折叠状态转变为伸展状态，然后通过输入微波的方式对该待固化CFRP层122进行固化，以使该可折叠机翼转变为刚性状态。需要说明的是，本实施例中，将该可折叠机翼由折叠状态转变为伸展状态的方式可以参照实施例7，也可以从现有技术中进行选用。
在本实施例中，为便于微波的输入，该可折叠机翼还包括由上述柔性复合材料封闭形成的中空腔体40，该同轴线缆41设置在该中空腔体40，而该微波源和功率分配器则设于飞行器本体上，且该波源、功率分配器、同轴线缆41以及辐射单元依次连接，以实现微波的分配和传输。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (10)
1.一种柔性复合材料，其特征在于，包括：
微波辐射层，所述微波辐射层由若干呈规则阵列分布的辐射单元组成，每个所述辐射单元上均开设有用于供微波馈入的同轴馈口；
导体层，所述导体层与微波辐射层之间形成谐振间隙，且所述导体层在面向所述微波辐射层的一侧设有贴附侧，所述谐振间隙可供容置待固化材料且所述待固化材料的一侧可与所述贴附侧贴合，所述待固化材料为热固性非刚性材料且可在有微波输入的条件下受热固化为刚性固体；
所述辐射单元包括介质基板和分设于所述介质基板两侧的金属地和金属贴片，所述金属地设于远离所述导体层的一侧，且所述金属地的投影面积大于所述金属贴片的投影面积，所述金属贴片的几何中心均设有贯穿所述金属贴片的开槽结构。
2.如权利要求1所述的一种柔性复合材料，其特征在于：还包括保温层，所述保温层具有第一贴附面和第二贴附面，所述第一贴附面可与所述微波辐射层贴合，所述第二贴附面与所述导体层之间形成固化间隙，所述固化间隙可供容置待固化材料。
3.一种柔性复合材料，其特征在于，包括：
微波辐射层，所述微波辐射层由若干呈规则阵列分布的辐射单元组成，每个所述辐射单元上均开设有用于供微波馈入的同轴馈口；
待固化CFRP层，所述待固化CFRP层与微波辐射层之间形成保温间隙，所述保温间隙内填充有保温材料，所述保温材料形成保温层；
所述辐射单元包括介质基板和分设于所述介质基板两侧的金属地和金属贴片，所述金属地设于远离所述待固化CFRP层的一侧，且所述金属地的投影面积大于所述金属贴片的投影面积，所述金属贴片的几何中心均设有贯穿所述金属贴片的开槽结构。
4.如权利要求3所述的一种柔性复合材料，其特征在于：所述待固化CFRP层包括热固性树脂基质和骨架材料，所述骨架材料至少包括碳纤维材料。
5.一种柔性复合材料原位固化系统，其特征在于：包括如权利要求1～4任意一项所述的柔性复合材料，还包括微波源以及微波传输装置，所述微波源用于产生微波，所述微波传输装置用于将微波源产生的微波能量分配输送至所述微波辐射层。
6.一种柔性复合材料原位固化方法，其特征在于：通过权利要求5所述的一种柔性复合材料原位固化系统对权利要求1～4任意一项所述的柔性复合材料进行固化。
7.如权利要求6所述的一种柔性复合材料原位固化方法，其特征在于：通过外接微波源产生微波并通过微波传输装置将微波源所产生的微波输送至所述微波辐射层，通过所述微波辐射层对微波进行辐射并将微波能量耦合至导体层，再由所述导体层将能量加载在可与所述导体层贴合的待固化材料上，以使所述待固化材料受热固化；或是，通过外接微波源产生微波并通过微波传输装置将微波源所产生的微波输送至所述微波辐射层，通过所述微波辐射层对微波进行辐射并将微波能量耦合至待固化CFRP层，以使所述待固化CFRP层受热固化。
8.一种可折叠部件，其特征在于：所述可折叠部件至少部分或全部由权利要求1～4任意一项所述柔性复合材料制成。
9.一种飞行器，其特征在于：所述飞行器至少部分由权利要求1～4任意一项所述柔性复合材料制成；或，所述飞行器装载有如权利要求5所述的柔性复合材料原位固化系统；或，所述飞行器采用如权利要求6～7任意一项所述的柔性复合材料原位固化方法对所述飞行器上柔性复合材料进行原位固化；或，所述飞行器至少具有一个如权利要求8所述的可折叠部件。
10.一种可折叠机翼，其特征在于：所述可折叠机翼至少部分或全部采用如权利要求1～4任意一项所述的柔性复合材料制造。
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