[发明专利]一种复合材料智能蒙皮及其制造方法

说明书

本发明公开一种复合材料智能蒙皮，包括复合材料内蒙皮，复合材料外蒙皮，铺设在复合材料内、外蒙皮之间的夹芯层，及外装电连接器。成型步骤如下：碳纤维内蒙皮和内层泡沫成型及制定位孔；反射面铺放并与天线单元焊接；中间层泡沫拼接与铺放；外层泡沫拼接与铺放；玻璃纤维外蒙皮成型及胶接；CNC加工及制孔；电连接器安装及焊接。本发明利用CNC整体加工各层泡沫外形尺寸和分步开孔，能够控制外形尺寸精度和电连接器的位置精度，保证天线电性能，实现智能蒙皮结构和功能一体化；复合材料智能蒙皮成型工艺简单，操作方便，制造过程可控降低产品成型风险，同时能够减少装配工作量的同时达到轻量化的目的，降低飞行器的飞行重量，提高飞行器的气动性能。

技术领域

本发明涉及蒙皮制备领域，具体涉及一种复合材料智能蒙皮及其制造方法。

背景技术

传感器飞机是将传感器和飞机融为一体的创新结构设计，突破传统飞行器设计中传感器的附属地位，利用新型的复合材料，将雷达、大型天线、探测元件(传感器)、微处理元件(信号处理器)、驱动元件(微制动器)等功能件集成在一起成为飞机的结构件。

智能蒙皮是传感器飞机的关键核心部件。智能蒙皮是将与机身共形的天线或天线阵列等智能结构集成到飞机蒙皮中，天线和飞机机体表面结构无缝隙地结合在一起，实现传感器和结构的有机融合，优化结构设计，减轻结构重量，有效提高飞行器的气动和隐身性能。

目前国内关于智能蒙皮的研究处于理论研究和实验室探索阶段，智能蒙皮成型制造尚没有先例可以借鉴。

发明内容

本发明目的在于提供一种复合材料智能蒙皮及其制造方法

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种复合材料智能蒙皮，包括复合材料内蒙皮，复合材料外蒙皮，铺设在复合材料内、外蒙皮之间的夹芯层，以及外装电连接器，夹芯层为内层泡沫、外层泡沫、中间层泡沫及包裹中间层泡沫的金属层，层与层之间通过胶膜进行连接，分步固化整体成型。

本发明的进一步改进在于：复合材料内蒙皮为碳纤维内蒙皮，复合料外蒙皮为玻璃纤维外蒙皮。

本发明的进一步改进在于：金属层包含发射面和大量形状各异并周期性放置在反射面上的天线单元，反射面与天线单元通过焊接方式进行连接。

本发明的进一步改进在于：中间层泡沫的电连接区域预埋玻璃钢，用于电连接器的安装。

本发明的进一步改进在于：利用CNC整体加工泡沫外形尺寸和分步开孔，控制尺寸精度和所有电连接器的位置精度，保证天线的电性能，从而实现智能蒙皮结构和功能的一体化。

本发明是一种复合材料智能蒙皮的制备方法，包括以下步骤：

(1)碳纤维内蒙皮和内层泡沫成型及制定位孔：碳纤维内蒙皮按铺层角度及铺层设计使用碳纤维织物预浸料/湿法预浸料铺贴在蒙皮模具上，封装制袋进行固化；在内蒙皮上使用一层胶膜/涂敷一层结构胶胶接内层泡沫，封装制袋进行固化，用CNC对内层泡沫进行修形并在内层泡沫及内蒙皮的电连接区开孔，同时在模具上的电连接区中心点制孔。

(2)反射面铺放并与天线单元焊接：将反射面的电连接区孔位保护防止浸胶，在内层泡沫表面铺贴一层胶膜/涂敷一层结构胶，利用模具上的定位孔及定位销进行反射面的定位，封装制袋进行固化，用CNC制定位孔用于反射面和不同尺寸的天线单元焊接定位，使用烙铁及焊料进行焊接。

(3)中间层泡沫拼接与铺放：按图纸及三维数模使用CNC加工中间层泡沫，将玻璃钢预埋块胶接至中间层泡沫电连接区域的孔中，在中间层泡沫表面铺贴一层胶膜/涂敷一层结构胶，胶接中间层泡沫至天线单元和反射面之间，使用CNC验证中间层泡沫的铺放位置，利用定位工装确保玻璃钢预埋块的位置准确，位置偏差小于0.5mm，封装制袋进行固化。