CN103342164A - 一种便于安装和预紧的复合材料柔性可承载的变形蒙皮 - Google Patents
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Abstract
一种便于安装和预紧的复合材料柔性可承载的变形蒙皮，包括柔性蒙皮基体，别且还包括纤维增强体，纤维增强体在柔性蒙皮基体内成蛇形平行排列，其蛇形平行排列的弧状回转部分和两个端头分别位于柔性蒙皮基体外部。本蒙皮在平行于纤维的方向进行预紧，则能够提高该蒙皮的承载性能；纤维增强体形成网格，则集体的裂口能够被限制于网格中而不会造成蒙皮的大面积失效；易于与机体连接，提高了蒙皮安装的方便性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种便于安装和预紧的复合材料柔性可承载的变形蒙皮。
背景技术
为了使飞行器适应不同的飞行任务，国际上已经提出了通过改变升力体的面积和形状以针对不同的飞行状态优化飞行性能的变体飞行器概念。其蒙皮需要具有柔性以适合变体，并具备承载能力以在气动载荷下保持飞行器外形的稳定。现有柔性蒙皮往往满足变体的需求，但承载能力差。
对于纤维增强复合材料柔性蒙皮，为了提高其承载性能，需要在平行于纤维增强体的方向进行预紧，其承载性能与预紧力正相关。因此，蒙皮与机体的连接是十分重要的。而现有蒙皮往往需要通过压条等方式连接，其工艺复杂、结构重量大。
此外，柔性蒙皮基体的裂口极易扩展，一处裂口的出现可能导致整张蒙皮的失效。
发明内容
本发明的目的在于提高柔性蒙皮的承载性能，提供一种便于安装和预紧的复合材料柔性可承载的变形蒙皮。
本发明所采用的技术如下：
一种便于安装和预紧的复合材料柔性可承载的变形蒙皮，包括柔性蒙皮基体，其特点是：还包括纤维增强体，纤维增强体在柔性蒙皮基体内成蛇形排列，其蛇形排列的弧状回转部分和两个端头分别位于柔性蒙皮基体外部。
本发明还具有如下特征：
以上所述的纤维增强体为多个时，相邻的纤维增强体成上、下层叠状两两互相垂直排列，形成网格结构。
本发明具有如下优点：
1、在平行于纤维的方向进行预紧，则能够提高该蒙皮的承载性能；
2、纤维增强体形成网格，则集体的裂口能够被限制于网格中而不会造成蒙皮的大面积失效；
3、易于与机体连接，提高了蒙皮安装的方便性和可靠性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
具体实施方式
实施例1
一种便于安装和预紧的复合材料柔性可承载的变形蒙皮，包括柔性蒙皮基体2，本蒙皮还包括纤维增强体1，纤维增强体1在柔性蒙皮基体2内成蛇形排列，其蛇形排列的弧状回转部分3和两个端头4分别位于柔性蒙皮基体外部。
实施例2
根据本发明的一个实施例，采用一组凯夫拉纤维增强体，进行垂直于纤维方向的预紧时，拉伸蒙皮后将其边缘用压条固定于机体，进行平行于纤维方向的预紧时，将环状结构挂接在具有挂钩的预紧装置上并对预紧装置进行加载以实现预紧。该蒙皮可进行切变和垂直于纤维增强体的单向拉伸变体；
实施例3
根据本发明的一个实施例，采用一组凯夫拉纤维增强体，进行平行于纤维方向的预紧时，将机体两侧蒙皮同时覆盖在相应位置，之后将保持一定张力的线头反复交替穿过两侧蒙皮的环状结构，进行缝合式的连接，通过控制线头的张力可以控制蒙皮的预紧力。该蒙皮可进行切变和垂直于纤维增强体的单向拉伸变体；
实施例4
根据本发明的一个实施例，纤维增强体为一组蛇形排布并铺满整个蒙皮面积的碳纤维束，进行平行于纤维方向的预紧后不进行其他预紧，将未固定的蒙皮边缘用胶粘剂固定于机体。该蒙皮可进行切变和垂直于纤维增强体的单向拉伸变体；
实施例5
根据本发明的一个实施例，纤维增强体为二组在蒙皮内的部分相互垂直的刚性纤维，安装时对蒙皮进行平行于二组纤维的预紧。该蒙皮可进行切变；
实施例6
根据本发明的一个实施例，采用一组刚性纤维增强体和一组弹性纤维增强体，二组纤维增强体在蒙皮内的部分相互垂直，并与蒙皮基体保持较好的界面结合，安装时对蒙皮进行平行于二组纤维的预紧。该蒙皮可进行切变和垂直于刚性纤维增强体的单向拉伸变体，且基体的裂口被限制于二组纤维组成的最小网格中而不易造成蒙皮大面积失效。
实施例7
一种便于安装和预紧的复合材料柔性可承载的变形蒙皮的制备方法：
1)制备
先浇注一层硅橡胶，通过改变硅橡胶配比可以控制蒙皮基体的硬度和弹性模量；
将一束凯夫拉纤维以蛇形连续铺设在已浇注的硅橡胶表面，使相邻纤维束平行且等距，并在两端形成若干环形结构和二个端头；
在己铺设纤维的材料上再浇注一层硅橡胶；
将一束弹性纤维沿垂直于凯夫拉纤维的方向，以与凯夫拉纤维相同的方式铺设在已浇注的硅橡胶表面；
在已铺设纤维的材料上再浇注一层硅橡胶；
硅橡胶固化后形成所述复合材料蒙皮。
2)安装及预紧
安装时，使凯夫拉纤维处于在变体过程中没有正应变的方向。
进行平行于凯夫拉纤维方向的预紧能够提高蒙皮的承载性能。预紧有以下2种方式：
2.1)将环形结构固定于机体的相关结构上，如若干挂钩；之后采用机体上的相关装置进行预紧；
2.2)将机体一侧蒙皮的端头交替穿过对侧和本侧蒙皮的环状结构，以缝合方式进行固定和预紧，预紧力可由端头的张力控制。
对于进行切变变体的蒙皮，需要进行平行于弹性纤维方向的预紧。增大其预紧形变量或提高蒙皮厚度能够防止变体变形量较大时蒙皮的皱褶。
Claims (2)
1.一种便于安装和预紧的复合材料柔性可承载的变形蒙皮，包括柔性蒙皮基体，其特征在于：还包括纤维增强体，纤维增强体在柔性蒙皮基体内成蛇形平行排列，其蛇形平行排列的弧状回转部分和两个端头分别位于柔性蒙皮基体外部。
2.根据权利要求1所述的一种便于安装和预紧的复合材料柔性可承载的变形蒙皮，其特征在于：所述的纤维增强体为多个时，相邻的纤维增强体成上、下层叠状两两互相垂直排列，形成网格结构。
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