CN111055517B - 一种xps挤塑板内核和环氧树脂复合材料滑翔机机翼及其制备方法 - Google Patents

一种xps挤塑板内核和环氧树脂复合材料滑翔机机翼及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属滑翔机机翼制作技术领域，提供一种XPS挤塑板内核和环氧树脂复合材料滑翔机机翼及其制备方法。由XPS挤塑板作为内核，玻璃纤维增强D80环氧树脂复合材料蒙皮，采用真空冷压成型制备而成。本发明以XPS挤塑板为机翼内核，玻璃纤维增强D80环氧树脂复合材料为机翼蒙皮，借助真空冷压固化成型工艺制作了滑翔机复合材料机翼，并成功试飞一架复合材料机翼的滑翔机。XPS挤塑板完全闭孔式发泡化学结构与其蜂窝状物理结构，使其具有轻质、抗压强度极高和抗冲击性极强的特性，在长期的使用过程中稳定性、防腐性较好；玻璃纤维具有绝缘性、耐热性好以及机械强度高等特性。使得滑翔机整体重量减少，飞行效率和机械强度得到了提高。

Description

一种XPS挤塑板内核和环氧树脂复合材料滑翔机机翼及其制 备方法
技术领域
本发明属于滑翔机机翼制作技术领域，具体涉及一种XPS挤塑板内核和环氧树脂复合材料滑翔机机翼及其制备方法，其中包括真空冷压固化成型工艺在玻璃纤维增强D80环氧树脂复合材料制作上的应用。
背景技术
复合材料作为一种新型材料，具有高比强度、高比模量、高拉伸模量的优异性能，在各个领域中被广泛应用，例如航空、汽车、船舶、建筑、车辆、机械等。其中，纤维增强复合材料在航空领域被广泛应用。该复合材料增强体的种类很多，包括有玻璃纤维布、植物纤维、高性能碳纤维。玻璃纤维布因具有防火性好、耐腐蚀性能好、拉伸强度高、断裂伸长率较小、绝热以及化学稳定性好、良好的电绝缘性及低的热膨胀系数等优点，而被广泛使用。纤维增强复合材料的基体材料具有粘结纤维及传递载荷的作用，基体材料按用途分为树脂、金属和陶瓷。环氧树脂作为一类重要的热固性树脂，其具有力学性能好、粘结强度高、固化收缩率小、工艺性好以及稳定性优良等优点。用高性能环氧树脂作为基体，与高性能纤维增强材料复合，可以获得性能优良的复合材料。玻璃纤维增强环氧树脂材料相比于传统材料，有效地提高了复合材料的弯曲、冲击和压缩等力学性能。
目前，常用的滑翔机复合材料机翼制作方式有模具成型、真空冷压固化成型等工艺，其中模具成型要求模锻的精度与成本较高；真空冷压固化成型工艺具有工艺简单、成型压力低、加温均匀、不需专用设备等特点，可成型大尺寸复合材料板材。通过采用真空冷压固化成型工艺使制品在压力下固化、组织更加细密，并且提高了复合材料的力学性能。
发明内容
本发明提供了一种XPS挤塑板内核和环氧树脂复合材料滑翔机机翼及其制备方法。
本发明采用了以下技术方案：一种XPS挤塑板内核和环氧树脂复合材料滑翔机机翼，由XPS挤塑板作为内核，玻璃纤维增强D80环氧树脂复合材料蒙皮，采用真空冷压成型制备而成。
制备所述的XPS挤塑板内核和环氧树脂复合材料滑翔机机翼的方法，具体步骤如下：
（1）制备机翼内核：首先切割出XPS挤塑板内核：根据机翼的几何参数运用Profili画出机翼剖面图，并切割XPS挤塑板内核；接着依次用500-1500目的砂纸打磨翼尖，并保证内核表面光滑平整；在最大厚度的位置标记为梁的位置，然后使用3M77喷胶把T700S 12K碳丝均匀铺在梁的上下表面，碳丝铺设厚度为0.05mm、宽度为15mm，如图3所示；调制5g的D80环氧树脂均匀涂抹在T700S 12K碳丝上方，静置10h使其固化；
（2）玻璃纤维/D80环氧树脂复合材料蒙皮制备：
a、裁剪玻璃纤维布和PVC：裁剪大小相等的PVC与玻璃纤维布；紧贴内核上下表面切出2张比内核大3mm的PVC膜，标记上下面后喷漆；静置1天将其晾干；
b、调制环氧树脂：按照D80环氧树脂与固化剂重量比为100:30的比例，精密称取D80环氧树脂，精确滴加固化剂；搅拌50-100s，静置2min，然后倒入盘中准备刷胶；
c、手糊铺层：将PVC置于底层，将厚度为0.06 mm玻璃纤维布以0度角铺在PVC膜上方，在玻璃纤维布上方刷环氧树脂使其浸润；沿PVC边缘，留出3mm余量后裁掉多余的玻璃纤维布，不残留拉丝；最后在裁剪完的PVC上补环氧树脂；在内核的梁、前缘、后缘刷环氧树脂使其浸润；用PVC将内核包裹住，胶带固定位置；将固定好的内核用一层卫生纸包裹住；
d、真空冷压固化：将内核整体用真空袋封装，真空袋上下方放好翼床，上翼床放上4.5-5.5kg的重物进行定型，抽气压力达到0.7psi，固化10h；
（3）打磨、修剪裁边，完成制品；拆封真空袋，取出内核并修剪裁边，依次使用砂纸沾水打磨，即为XPS挤塑板内核和环氧树脂复合材料滑翔机机翼。
所述机翼的翼型为MH43。机翼的几何参数如下表所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
步骤（3）中依次使用400-2000目的砂纸打磨。
所述PVC的厚度为0.3mm；玻璃纤维布的厚度为0.06 mm。
本发明以XPS挤塑板为机翼内核，玻璃纤维增强D80环氧树脂复合材料为机翼蒙皮，借助真空冷压固化成型工艺制作了滑翔机复合材料机翼。
本发明以XPS挤塑板为机翼内核，玻璃纤维增强D80环氧树脂复合材料为机翼蒙皮，借助真空冷压固化成型工艺制作了滑翔机复合材料机翼并成功试飞一架复合材料机翼的滑翔机。XPS挤塑板相比于木材，因其完全闭孔式发泡化学结构与其蜂窝状物理结构，使其具有轻质、抗压强度极高和抗冲击性极强的特性，并且在长期的使用过程中稳定性、防腐性较好；玻璃纤维相比于玻璃钢，具有绝缘性、耐热性好以及机械强度高等特性。机翼采用轻质材料和复合材料使得滑翔机整体重量减少，飞行效率和机械强度得到了提高。
附图说明
图1滑翔机复合材料机翼的制作工艺流程图；
图2翼型为MH43的机翼剖面图；
图3铺设碳丝位置图。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明的技术方案，下面结合具体的实施方案对本发明做进一步介绍。
如图1所示，滑翔机复合材料机翼的制作，包括以下步骤：
（1）制作机翼内核：
首先切割出XPS挤塑板内核：根据表1中具体几何参数以及运用Profili画出翼型为MH43的机翼剖面图切割XPS挤塑板内核；接着依次用500-1500目的砂纸打磨翼尖，并保证内核表面光滑平整；在最大厚度的位置标记为梁的位置，然后使用3M77喷胶把T700S 12K碳丝均匀铺在梁的上下表面，碳丝铺设厚度为0.05mm、宽度为15mm，如图3所示。调制5g左右的D80环氧树脂均匀涂抹在T700S 12K碳丝上方，静置10h使其固化；
表1
Figure 203793DEST_PATH_IMAGE002
（2）玻璃纤维/D80环氧树脂复合材料蒙皮制备：
复合材料蒙皮制备的工艺过程如下：
a、裁剪玻璃纤维布和PVC：裁剪大小相等的PVC与玻璃纤维布。紧贴着内核上下表面切出2张比内核稍大3mm的PVC膜，标记上下面后进行喷漆。静置1天左右将其晾干；
b、调制环氧树脂：将电子秤置于水平桌面上，清零、校准后，将一次性纸杯置于电子秤上，清零；精确控制D80环氧树脂的量，将树脂倒入纸杯；按照D80环氧树脂与固化剂重量比约100:30比例，使用胶头滴管精确滴入适量的固化剂量；将纸杯取下，关掉电子秤，搅拌1min左右，静置2min。最后倒入盘中准备刷胶；
c、手糊铺层：将厚度为0.3 mm的PVC置于底层，将厚度为0.06 mm玻璃纤维布以0度角铺在PVC膜上方，在玻璃纤维布上方刷环氧树脂使其浸润；沿PVC边缘，留出3mm余量后裁掉多余的玻璃纤维布，注意不要残留拉丝。最后在裁剪完后的PVC上补一点环氧树脂；在内核的梁、前缘、后缘刷上适量的环氧树脂使其浸润；使用PVC将内核包裹住，使用胶带固定位置；将固定好的内核用一层卫生纸包裹住；
d、真空冷压固化：将内核整体用真空袋封装，在袋子上下方放好翼床，并在上翼床放上5kg左右的重物进行定型，抽气压力达到0.7psi，固化10h；
（3）打磨、修剪裁边，最后完成制品：
拆封真空袋，取出内核并修剪裁边，依次使用400-2000目的砂纸沾水打磨；
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种XPS挤塑板内核和环氧树脂复合材料滑翔机机翼，其特征在于：由XPS挤塑板作为内核，玻璃纤维增强D80环氧树脂复合材料蒙皮，采用真空冷压成型制备而成；
具体步骤如下：
（1）制备机翼内核：首先切割出XPS挤塑板内核：根据机翼的几何参数运用Profili画出机翼剖面图，并切割XPS挤塑板内核；接着依次用500-1500目的砂纸打磨翼尖，并保证内核表面光滑平整；在最大厚度的位置标记为梁的位置，然后使用3M77喷胶把T700S 12K碳丝均匀铺在梁的上下表面，碳丝铺设厚度为0.05mm、宽度为15mm；调制5g的D80环氧树脂均匀涂抹在T700S 12K碳丝上方，静置10h使其固化；
（2）玻璃纤维/D80环氧树脂复合材料蒙皮制备：
a、裁剪玻璃纤维布和PVC：裁剪大小相等的PVC与玻璃纤维布；紧贴内核上下表面切出2张比内核大3mm的PVC膜，标记上下面后喷漆；静置1天将其晾干；
b、调制环氧树脂：按照D80环氧树脂与固化剂重量比为100:30的比例，精密称取D80环氧树脂，精确滴加固化剂；搅拌50-100s，静置2min，然后倒入盘中准备刷胶；
c、手糊铺层：将PVC置于底层，将厚度为0.06 mm玻璃纤维布以0度角铺在PVC膜上方，在玻璃纤维布上方刷环氧树脂使其浸润；沿PVC边缘，留出3mm余量后裁掉多余的玻璃纤维布，不残留拉丝；最后在裁剪完的PVC上补环氧树脂；在内核的梁、前缘、后缘刷环氧树脂使其浸润；用PVC将内核包裹住，胶带固定位置；将固定好的内核用一层卫生纸包裹住；
d、真空冷压固化：将内核整体用真空袋封装，真空袋上下方放好翼床，上翼床放上4.5-5.5kg的重物进行定型，抽气压力达到0.7psi，固化10h；
（3）打磨、修剪裁边，完成制品；拆封真空袋，取出内核并修剪裁边，依次使用砂纸沾水打磨，即为XPS挤塑板内核和环氧树脂复合材料滑翔机机翼。
2.根据权利要求1所述的一种XPS挤塑板内核和环氧树脂复合材料滑翔机机翼，其特征在于：所述机翼的翼型为MH43；机翼的几何参数如下表所示：
Figure 458615DEST_PATH_IMAGE001
。
3.根据权利要求1所述的一种XPS挤塑板内核和环氧树脂复合材料滑翔机机翼，其特征在于：步骤（3）中依次使用400-2000目的砂纸打磨。
4.根据权利要求1所述的一种XPS挤塑板内核和环氧树脂复合材料滑翔机机翼，其特征在于：所述PVC的厚度为0.3mm；玻璃纤维布的厚度为0.06 mm。
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