[发明专利]索网蒙皮承力材料

说明书

技术领域

本发明涉及蒙皮承力材料。

背景技术

目前，现有平流层飞艇等充气结构存在重量大、承载能力低、内部不能承受高压并且形状不容易控制等问题。导致平流层飞艇的载重和工作高度受到限制。随着航空航天和深空探测等空间应用的迅猛发展，对轻量化可展开空间结构的需求越来越迫切。平流层飞艇需要在高空飞行，因此要求重量轻并且其承受的内压达到充气结构的保形效果。

发明内容

本发明要解决现有的平流层飞艇等充气结构所使用的蒙皮承力材料重量大，承载能力低，内部不能承受高压并且形状不容易控制等问题，而提出的索网蒙皮承力材料。

本发明的索网蒙皮承力材料包括膜层、索网层和胶带层，所述索网层设置于膜层上，胶带层设置于索网层上，形成膜层-索网层-胶带层结构，膜层和索网层通过胶带层粘接，所述索网层由纤维丝束编织而成。

本发明的另一种索网蒙皮承力材料包括膜层和索网层，所述索网层设置于膜层上，形成膜层-索网层结构，所述索网层由浸泡过树脂胶的纤维丝束编织而成，膜层和索网层通过树脂胶粘接。

本发明的索网蒙皮承力材料具有轻量化的特点，刚度大承载能力强，可以承载更大的有效载荷，其等效弹性模量比同厚度的薄膜大。作为柔性复合材料，能够满足构型要求高的飞行器，还可以进行高效折叠而几乎不损失力学性能。此外，限于平流层飞艇对内部压力的要求，使得蒙皮材料有较大的强度。这种高强超轻的索网蒙皮承力材料的使用可以降低对平流层飞艇蒙皮材料的强度要求。索网结构可以进行优化组网设计，特别可以根据需求情况设计成各向同性或单向性能优异的结构。与AGS(等格栅结构)不同，本发明是柔性纤维丝束增强柔性基体膜材料，特别可以满足大尺度结构高效折叠要求；本发明使用高强纤维丝束增强基体膜材料，可以通过纤维丝束控制柔性膜材料的大变形情况，特别可以满足机翼形状稳定性要求，对于空间飞行器在不增加太多重量的情况下，可以显著提高承载效率，有利于形成一类新型的超轻质高强度柔性复合材料，满足大尺度结构对重量的要求。

本发明的轻质索网蒙皮承力材料可以作为平流层飞艇的一种超轻蒙皮，极大地减轻平流层飞艇的重量；表面的纤维丝束可以增加平流层飞艇的刚度和承载力，而且通过控制纤维丝束的间距可以减小充气后平流层飞艇蒙皮外表面的曲率半径，从而增大平流层飞艇的充气压力；并且可以保持平流层飞艇充气后的形状与理论要求的形状接近，满足构型要求。

本发明的轻质索网蒙皮承力材料制作充气机翼，可以满足机翼复杂的构型要求，可以在机翼内部充高压，使机翼重量降低。

本发明的轻质索网蒙皮承力材料做高空气球的蒙皮，同样可以使气球打高压，从而飞到更高的高度。纤维丝束的使用可以使气球保持球形稳定飞行。

本发明的轻质索网蒙皮承力材料作为充气天线环的表面材料，可以很好地保持充气天线工作状态的形面精度，对结构及其与电性能匹配设计具有非常重要的意义。

本发明的索网蒙皮承力材料可用于航空航天等领域，尤其适用于大尺寸航空宇航器外表面。

附图说明

图1是实施例一的索网蒙皮承力材料的结构示意图，其中9是膜层、10是索网层、11是胶带层；

图2是实施例二的索网蒙皮承力材料的结构示意图，其中9是膜层、10是索网层、11是胶带层、12是第二膜层；

图3是实施例三的索网蒙皮承力材料的结构示意图，其中9是膜层、10是索网层；

图4是实施例四的索网蒙皮承力材料的结构示意图，其中9是膜层、10是索网层、12是第二膜层；

图5是实施例一的索网层的编织结构示意图，其中1是第一纤维丝束、2是第二纤维丝束；

图6是实施例二的索网层的编织结构示意图，其中3是第三纤维丝束、4是第四纤维丝束；

图7是实施例三的索网层的编织结构示意图，其中5是第五纤维丝束；

图8是实施例四的索网层的编织结构示意图，其中6是第六纤维丝束；

图9是实施例五的索网层的编织结构示意图，其中1是第一纤维丝束、7是第七纤维丝束、8是第八纤维丝束；

图10是实施例六的索网层的编织结构示意图，其中1是第一纤维丝束、7是第七纤维丝束、8是第八纤维丝束；

图11是单元结构1-1示意图；

图12是单元结构2-1示意图；

图13是单元结构3-1示意图；

图14是单元结构5-1示意图；

图15是单元结构6-1示意图。

具体实施方式