[发明专利]一种内垫夹层芯材的复合材料机翼前缘蒙皮及其制备方法

权利要求书

1.一种内垫夹层芯材的复合材料机翼前缘蒙皮，其特征在于，包括外蒙皮、内蒙皮以及夹层芯材；所述内蒙皮通过其边缘与外蒙皮铆钉铆接构成一个具有空腔的蒙皮结构；所述夹层芯材位于空腔内且固定在内蒙皮的内侧面，夹层芯材的顶部与外蒙皮内侧面之间存有间隙；所述外蒙皮采用3/2结构纤维金属层板，依次由金属薄板、纤维布、金属薄板、纤维布、金属薄板共五层叠压而成；所述内蒙皮采用与外蒙皮的金属薄板相同的材质制成；夹层芯材采用金属薄片制备的M型或Ω形或正弦函数型且有多个，选择高度最高的一个夹层芯材作为主弧面固定在空腔中心，其余夹层芯材按照高度由大到小的次序由主弧面向两侧排列作为侧弧面；主弧面两侧的侧弧面呈对称排列；所有夹层芯材顶部与外蒙皮内侧面余留0.4-0.6mm的距离。

2.如权利要求1所述的一种内垫夹层芯材的复合材料机翼前缘蒙皮，其特征在于，金属薄板厚度与纤维布的厚度比例为4:1或者5:1；金属薄板和纤维布交替叠层粘接而成；内蒙皮金属薄板与外蒙皮金属板材厚度比例为2:3。

3.如权利要求1或2所述的一种内垫夹层芯材的复合材料机翼前缘蒙皮，其特征在于，所述金属薄板采用铝合金，纤维布采用玄武岩纤维。

4.如权利要求1所述的一种内垫夹层芯材的复合材料机翼前缘蒙皮，其特征在于，夹层芯材选用金属薄片制备的Ω形。

5.一种内垫夹层芯材的复合材料机翼前缘蒙皮的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）制备铝合金/玄武岩纤维布金属层板：

1）磷酸阳极化处理铝合金板表面

首先，将0.6mm厚度的铝合金箔板放在丙酮溶液中进行超声波清洗，然后配置浓度为2.5%氢氧化钠和2.5%碳酸钠溶液，将两种溶液按质量比1:1比例混合均匀，再将厚度为0.6mm的铝合金箔板浸泡在混合液中，浸泡时间5min；接着将铝合金箔板在浓度为15%的硝酸浸泡5min，浸泡之后用去离子水把铝合金箔板冲洗干净直至冲洗后去离子水的PH值为7；最后，将冲洗后的铝合金箔板浸泡到浓度为6.2%磷酸溶液中，进行阳极化处理35分钟，阳极化处理后用无水酒精将铝合金箔板清洗干净，放入真空袋中密封保存；

2）低温固化玄武岩纤维预浸料

首先将4.4二氨基二苯甲烷固化剂与环氧树脂按质量比1:4混合均匀，放到烘箱中加热到固化剂熔点68-70℃，使固化剂完全溶于环氧树脂后，将混合溶液置于真空干燥箱中抽真空，除去多余气泡，得到混合液；

第二，将单丝直径为6μm，厚度为0.12mm的玄武岩纤维布放进热处理炉烘干处理，加热温度为 80℃，保温时间50min；

最后，将固化剂和环氧树脂混合液均匀涂敷在烘干处理后的玄武岩纤维布上，使其完全渗透，将涂敷混合溶液的玄武岩纤维布置于烘箱中加热到68℃, 使混合液更加均匀涂覆于玄武岩纤维布上；保温30min之后随炉自然冷却，晾干之后放入真空袋中密封保存，形成厚度为0.15mm的玄武岩纤维布预浸料；

3）真空袋法制备铝合金/玄武岩纤维布叠层复合材料

将玄武岩纤维布预浸料置于0.6mm厚的铝合金箔板上面，然后依次覆盖上铝合金箔板、0.15mm厚的玄武岩纤维布预浸料以及铝合金箔板，共计五层，各个板层之间采用环氧AB胶粘接住，然后放入真空袋，抽真空后施加20Mpa, 保压10h后, 即制备得到铝合金/玄武岩纤维布叠层复合材料；

（2）夹层芯材制备

将铝箔加工成Ω型夹层芯材；铝箔厚度为1.5mm，包括位于空腔中心的主弧面以及位于主弧面两侧的数目相同的侧弧面；

（3）把铝合金/玄武岩纤维布叠层复合材料，Ω型铝芯材以及作为内蒙皮的0.8 mm厚铝合金板采用聚丙烯胶膜粘接在一起，0.5MPa压力下，固化15h后卸压，然后采用铆钉固定内外蒙皮，得到内垫夹层芯材的复合材料机翼前缘蒙皮。

6.如权利要求5所述的一种内垫夹层芯材的复合材料机翼前缘蒙皮的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，位于中心的主弧面高度H为60mm，宽度D为80mm，而侧弧面宽度d均为60mm，侧弧面高度h由主弧面向两侧逐渐递减，分别为17mm、14mm、11mm、8mm、5mm，且倾斜角均为5°，支撑面均为43.5mm。

7.如权利要求5或6所述的一种内垫夹层芯材的复合材料机翼前缘蒙皮的制备方法，其特征在于，所述铝合金采用2024-T3铝合金；所述铝箔材质为LF2Y。