[发明专利]客机服务舱门空中应急开启时聚能切割器防护层复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种客机服务舱门空中应急开启时聚能切割器的防护层复合材料。

背景技术

根据CCAR-21R2《民用航空产品和零部件合格审定规定》第十五条第(四)项规定“除滑翔机或载人气球外，申请人应当证明每次飞行试验时均采取了足够措施，以便试飞组成员能应急离机和使用降落伞；……”。为保证飞机试飞过程中试飞组成员的安全，需要研制并在试飞飞机中装配“ARJ21-700飞机空中客舱应急泄压和服务门开启系统”。

该系统采用精确爆破技术，实现高速飞行客机舱内的应急泄压和服务舱门的快速开启。需采用线型聚能切割技术在机舱后部蒙皮上形成泄压孔洞、切断服务舱门上的铰链和锁扣，解除机身门框对服务舱门的约束，以便服务舱门的快速开启。由于客机舱内空间相对狭小，试飞组人员距爆炸切割点的最近距离仅1.5m左右，因此，须对聚能切割器产生的冲击波、噪声、金属飞散物等进行有效防护。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对现有技术中聚能切割器的特点，提供一种安全、可靠、高效的接触式综合防护层复合材料，该防护层复合材料也适用于其它类似环境下实施线型聚能器切割的安全防护。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

根据对聚能切割器爆炸次效应的特性和固体介质对该次效应衰减规律的认识，为实现对冲击波、噪声等爆炸次效应的综合防护，同时为防止防护层再产生飞散的金属破片，防护层由非金属材料构成。为了发挥非金属材料的优势互补作用，防护层材料采用高强耐高温的碳纤维布、弹性优异的天然或合成橡胶、高强高韧性的凯夫拉纤维布等无机和有机非金属材料，并以环氧树脂为粘结剂复合而成。

碳纤维布、凯夫拉纤维布具有不同的厚度特征，天然和合成橡胶具有不同的材料特性，因此，根据被切割对象的结构和形状特点，分别制作了A类和B类两种防护层复合材料。

A类防护层复合材料由三层材料构成，由内向外依次为碳纤维布层、天然橡胶层、凯夫拉纤维布层、各层间涂环氧树脂，形成一个由四种材料组成的复合层。其中碳纤维布层的厚度为2.0±0.1mm，由两片碳纤维布其经线成45°交叉布设，以提高防护层的各向受力性能；天然橡胶层厚度为2.0mm；凯夫拉纤维布层的厚度为1.5±0.1mm，亦由两片经线交叉45°的纤维布构成。环氧树脂对三种材料都具有良好的粘结性能，可以使复合材料具有良好的成形和凝固性能，同时增强了纤维布经线和纬线之间相互连接，有利于发挥纤维织物的整体受力性能。

切割器的爆炸不仅产生冲击波，而且产生高温气体，故将高强耐高温的碳纤维布设置在最内层；天然橡胶与碳纤维布具有不同的波阻抗，从而有利于冲击波在两层材料中的震荡和衰减；而凯夫拉纤维布弥补了天然橡胶强韧性不足，同时也由于两者波阻抗的差异，有利于冲击波在两层材料中的震荡和衰减。环氧树脂除提高上述三种材料的结合强度外，还对降低噪声有一定作用。

根据切割器装药量的多少，A类防护层可以单层使用，也可多层组合使用。

B类防护层复合材料由三层材料构成，由内向外依次为碳纤维布层、凯夫拉纤维布层、聚氨酯橡胶层、各层间涂环氧树脂，形成一个由四种材料组成的复合层。其中，碳纤维布层、凯夫拉纤维布层的厚度和构成均同A类材料，而聚氨酯层的厚度则根据被切割对象的结构特征确定。

当安装和固定空间严重受限、需以聚氨酯制作成安装固定体时，采用B类复合材料。

上述的环氧树脂优选6101环氧树脂。

上述的A类和B类防护层复合材料均贴合在聚能切割器的外壳表面。

有益效果：防护层复合材料充分利用了纤维轻质高强的特点，有利于减小防护装置的自重，形体小、外形美观；与采用金属防护材料相比，不会形成伤人的破片；利用纤维与橡胶的复合，能有效阻断爆炸冲击波的传播、降低噪声。防护层复合材料贴合在聚能切割器的外壳表面有利于将爆炸次效应限制在最小范围内，有效适应了机舱内空间狭小的特点。

附图说明

图1是A类防护层复合材料构成示意图。

图2是B类防护层复合材料构成示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

实施例1：

用于ARJ21-700客机机身蒙皮爆炸切割的防护。采用的柔性线型聚能切割器能切割的蒙皮厚度为2.0mm，切割器围成长140mm、宽120mm的矩形，共形成4个切口。采用A类防护层复合材料。