[发明专利]航空器或航天器的带储能层蒙皮壁板及其储能层制造方法

说明书

技术领域

本发明关于用于航空器或航天器的具有储能层的蒙皮壁板和用于制造用于蒙皮壁板的储能层的方法。

背景技术

尽管通常适用于任何种类的航空器或航天器，本发明及其基于的问题将参考客机更详细地加以解释。

现代客机的机身和机翼包括加强元件的刚性框架，例如像由金属或复合物蒙皮所覆盖的纵梁、框架、裂缝、翼梁等等，其可根据特定要求而被构造成柔性的或刚性的。例如，所述机身框架通常包括根据机身截面的形状而被弯曲到圆周方向的一系列框架、以及结合到框架的多个纵向纵梁或桁梁。所述蒙皮本身通常包括许多单个蒙皮壁板，它们典型地被铆钉、螺栓、螺钉和其它紧固件固定至此基部结构框架，并且可由金属板或金属合金板(例如，铝板)、纤维金属层压板(例如，玻璃层压铝增强环氧树脂或纤维增强塑(例如，具有环氧树脂基质的碳纤维增强塑料(CFRP))等等而形成。对于所有这些应用而言共同的是，所述航空器蒙皮主要地被优化以满足基本结构和空气动力学目的，包括抵抗热、压力、雷电等的一般性/全面保护，提供结构强度、降阻作用、以及将气动力、负荷和压力传递至基部结构。

复合材料如CFRP已被越来越多地用于航空航天应用，因为它们允许设计者改进结构性能且同时减少航空器重量、以及因此减少燃料消耗。用于制造复合铺叠材料的最近的先进胶带铺设、纤维铺放和增材制造技术提供了广阔的尚未开发的潜能以用于改进所述蒙皮结构和用于直接地将结构和功能元件实施到航空器的蒙皮内，这原本将会必定需要复杂的安装工作或是原本完全不可能的。例如，文档US7,883,050B2和US7,829,796B2各自教导了用于航空器的蒙皮的多层雷电防护系统，而文档WO2015/116265A1披露了用于航空器的多层除冰蒙皮。

发明内容

相对于此背景技术，本发明的一个目的是将能源集成到航空器或航天器蒙皮内以用于对电动功能供电、而同时维持所述蒙皮的结构强度。

此目的是由具有权利要求1的特征的蒙皮壁板、具有权利要求13的特征的航空器、和具有权利要求14的特征的方法而实现的。

根据本发明的第一方面，用于航空器或航天器的具有储能层的蒙皮壁板，包括用于向所述蒙皮壁板提供结构稳定性的结构层，形成所述蒙皮壁板的外部支撑层的至少一个结构层和形成所述蒙皮壁板的内部支撑层的至少一个结构层，以及嵌入于所述外部支撑层与所述内部支撑层之间用于向所述蒙皮壁板提供功能能力的主要功能层。所述结构层和所述主要功能层被一起形成为复合层压物。所述功能层包括被构造为结构的电化学电池的储能层。

根据本发明的第二方面，航空器或航天器包括具有多个根据本发明的第一方面的蒙皮壁板的功能性蒙皮。

根据本发明的第三方面，一种用于制造用于航空器或航天器的蒙皮壁板的储能层的方法，包括将包含多个增强碳纤维的伸展牵引索带从带供应器供应至合并站，其中所述储能层被构造为电化学电池。所述方法还包括供应来自复丝供应源的多个离子富集的基质材料丝到合并站。所述离子富集的基质材料丝特别地可以是环氧树脂丝。所述方法还包括将多个离子富集的基质材料丝与所述伸展牵引索带在所述合并站处压制在一起。所述方法还包括将所述伸展牵引索带与所述多个离子富集的基质材料丝一起在所述合并站处加热到所述离子富集的基质材料丝的熔融温度以形成所述电化学电池的阳极层。所述方法还包括淀积所述电化学电池的阳极层。所述方法还包括供应来自织物供应源的金属织物至所述合并站。所述金属织物可特别地包括铜丝网。所述方法还包括供应来自复丝供应源的多个离子富集的基质材料丝到合并站。所述基质材料丝特别地可以是环氧树脂丝。所述方法还包括将多个基质材料丝与所述金属织物在所述合并站处压制在一起。所述方法还包括将所述金属织物与所述多个基质材料丝一起在所述合并站处加热至所述基质材料丝的熔融温度以形成所述电化学电池的阴极层。所述方法还包括淀积所述电化学电池的阴极层。