一种轻量化弹载用复合材料油箱及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种轻量化弹载用复合材料油箱及其制造方法。该复合材料油箱分为上下两部分，即复合材料油箱上盖和复合材料油箱下盖，通过膨胀膜成型方法对复合材料油箱上盖和下盖分别成型，然后利用室温固化胶密封粘接上盖和下盖来制造复合材料油箱。其中，为满足结构强度和刚度要求，复合材料油箱内部的防晃板和筋板需与油箱上盖和下盖整体固化成型，且在防晃板和筋板的底部铺放加强筋以提高复合材料油箱抗压能力。本发明专利技术克服了金属油箱在飞航导弹领域应用带来的不足，填补了复合材料油箱在飞航导弹领域大型弹身舱段应用的空白，提供了一种在飞航导弹领域应用的轻量化复合材料油箱的制造方法。箱的制造方法。箱的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
一种轻量化弹载用复合材料油箱及其制造方法


[0001]本专利技术属于弹载储油装置复合材料成型工艺
，具体涉及一种轻量化弹载用复合材料油箱及其制造方法。

技术介绍

[0002]当前国际环境日趋复杂，国际形式越加严峻，国家间的军备竞赛对先进武器装备的性能要求越来越高，而武器轻量化是飞航导弹领域长期以来追求的性能目标，也是实现其他装备性能的关联指标。油箱作为飞航导弹的关键部件，其重量对飞航导弹总重起决定性影响。
[0003]通常飞航导弹装载用油箱为金属油箱，而金属油箱主要有以下缺点：1)质量大；2)耐腐蚀能力差；3)易产生静电，安全性低；4)成型工艺复杂；5)加工制造成本高。
[0004]因此，为满足武器装备轻量化需求，同时解决上述金属油箱在飞航导弹领域的不足，复合材料油箱在飞航导弹领域应用的呼声越来越高。复合材料油箱具有质量轻、防腐蚀能力强、安全性高、制造简单、生产成本低等优点，可弥补金属油箱带来的不足，经查发现复合材料油箱在飞航导弹领域大型弹身舱段的应用仍属空白。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于克服金属油箱在飞航导弹领域应用带来的不足，填补复合材料油箱在飞航导弹领域大型弹身舱段应用的空白，提供一种在飞航导弹领域应用的轻量化复合材料油箱的制造方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案是：弹载用油箱壳体采用复合材料薄壁泡沫夹芯结构，同时飞航导弹油箱内部结构复杂，为满足其使用要求，将油箱分为上下两部分，即上盖和下盖，通过膨胀膜成型方法对复合材料油箱上盖和下盖分别成型，然后利用室温固化胶密封粘接上盖和下盖来制造复合材料油箱。其中，为满足结构强度和刚度要求，复合材料油箱内部的防晃板和筋板需与油箱上盖和下盖整体固化成型，且需要在防晃板和筋板的底部铺放加强筋以提高复合材料油箱抗压能力。采用此种方法成型，能够制造出长度大于2m且内部结构复杂承压能力强的复合材料油箱。
[0007]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0008]一种轻量化弹载用复合材料油箱，包括复合材料油箱上盖和复合材料油箱下盖；所述复合材料油箱上盖和所述复合材料油箱下盖为薄壁泡沫夹芯结构，包括外蒙皮、泡沫、内蒙皮；所述复合材料油箱上盖和所述复合材料油箱下盖之间通过粘接胶密封。
[0009]进一步地，所述复合材料油箱上盖内部设置防晃板，防晃板与复合材料油箱上盖整体固化成型；所述复合材料油箱下盖内部设置防晃板和筋板，防晃板和筋板与复合材料油箱下盖整体固化成型；在防晃板和筋板的底部铺放加强筋以提高复合材料油箱的抗压能力。
[0010]进一步地，所述复合材料油箱的成型材料体系，包括纤维增强树脂(即外蒙皮、内
蒙皮的材料)、泡沫和胶膜。
[0011]优选地，所述纤维为碳纤维，纤维种类根据产品结构特点和设计承载进行选择，如T700级、T800级、T1000级等一种或几种，增强织物的形式可以是平纹织物、缎纹织物、斜纹织物、纬编织物及经编织物，优先选择具备良好的铺贴性能，能够满足复杂曲面构件的铺贴要求，并且与环氧树脂混合后有利于环氧树脂的浸润性，进一步提高成型质量。
[0012]优选地，根据固化要求，所述树脂为中温环氧树脂体系，树脂的具体种类没有特殊限制，根据设计要求选择，如9368、8522、6808、9A16、EM817B、EM134等的一种或几种。
[0013]优选地，所述泡沫为聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫芯板，优先选择具备良好的弯曲铺贴性能，泡沫的具体种类没有特殊限制，根据设计要求选择，如XK110
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HT、CK110
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HT、A
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110、C
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110和AF
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110等的一种或几种。
[0014]优选地，根据固化要求，所述胶膜为中温胶膜，胶膜的具体种类没有特殊限制，根据设计要求选择，如J
‑
47A、J
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78B、J
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69D和AD
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36等的一种或几种。
[0015]进一步地，所述复合材料油箱的成型结构形式为外蒙皮+泡沫+内蒙皮，其中外蒙皮厚度为1.8
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2.2mm，泡沫厚度为5.8
‑
6.2mm，内蒙皮厚度为1.8
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2.2mm，其中复合材料与泡沫以及泡沫与泡沫之间需铺放一层胶膜；油箱内防晃板和筋板也为泡沫夹芯结构(复合材料+泡沫+复合材料)，其中防晃板的复合材料总厚度为1.5
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2mm，泡沫厚度为2.8
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3.2mm，筋板的复合材料总厚度为5.8
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6.2mm，泡沫厚度为3.8
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4.2mm。油箱上下盖内外蒙皮采用准各向同性铺贴方式。
[0016]一种轻量化弹载用复合材料油箱的制造方法，通过以下步骤实现：
[0017]步骤一：成型复合材料油箱上盖；
[0018]步骤二：成型复合材料油箱下盖；
[0019]步骤三：在复合材料油箱下盖中安装油管；
[0020]步骤四：粘接复合材料油箱上盖和复合材料油箱下盖。
[0021]进一步地，步骤一：成型复合材料油箱上盖，包括：
[0022](1)根据油箱外形及内部结构尺寸，利用三维建模软件设计模具，要求模具内型与油箱上盖外型保持一致，模具内设计成型芯块保证油箱壳体内部复杂结构成型；
[0023](2)根据建立好的三维结构模型制造成型模具，所述成型模具包括模具上/下盖板、前后边条、左右边条、成型芯块、预成型镶块以及加压紧固螺钉；所述模具下盖板与前后边条和左右边条组成上端开口的外型模具，待所有铺层结束后，由上盖板将模具封闭；所述成型芯块和预成型镶块用于成型油箱内部复杂结构，包括防晃板的整体成型以及设备口盖和左右口盖位置的预留，通过在成型芯块间放置橡胶膜进行加压升温膨胀得到满足内部质量和结构强度的油箱壳体；
[0024](3)在所述上端开口的外型模具内依次铺放外蒙皮、加强筋、泡沫、内蒙皮，在外蒙皮和泡沫铺放完毕后各进行真空预压实一次；
[0025](4)内蒙皮铺层结束后，在模具内按顺序铺放成型芯块、防晃板以及橡胶条；
[0026](5)铺放完毕后，将上盖板扣到模具上，检测合模间隙，若合模间隙过大，需检查上盖板四周是否完全扣紧模具，有无卡塞等情况，若无卡塞，需紧固加压螺钉，直至满足合模间隙，完成模具合模；
[0027](6)烘箱固化成型，将合模后的模具推进烘箱进行固化；
[0028](7)脱模、修整：固化结束后，打开上盖板拆除掉模具内芯块，取出产品进行飞边修整得到复合材料油箱上盖。
[0029]进一步地，步骤二：成型复合材料油箱下盖，包括：
[0030](1)根据油箱外形及内部结构尺寸，利用三维建模软件设计模具，要求模具内型与油箱下盖外型保持一致，模具内设计成型芯块保证油箱壳体内部复杂结构成型；
[0031](2)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻量化弹载用复合材料油箱，其特征在于，包括复合材料油箱上盖和复合材料油箱下盖；所述复合材料油箱上盖和所述复合材料油箱下盖为薄壁泡沫夹芯结构，包括外蒙皮、泡沫、内蒙皮；所述复合材料油箱上盖和所述复合材料油箱下盖之间通过粘接胶密封。2.根据权利要求1所述的轻量化弹载用复合材料油箱，其特征在于，所述复合材料油箱上盖内部设置防晃板，防晃板与复合材料油箱上盖整体固化成型；所述复合材料油箱下盖内部设置防晃板和筋板，防晃板和筋板与复合材料油箱下盖整体固化成型；在防晃板和筋板的底部铺放加强筋以提高复合材料油箱的抗压能力。3.根据权利要求1或2所述的轻量化弹载用复合材料油箱，其特征在于，所述外蒙皮和所述内蒙皮的材料为纤维增强树脂；所述纤维增强树脂中，纤维为碳纤维，树脂为中温环氧树脂体系；所述泡沫为聚甲基丙烯酰亚胺泡沫芯板。4.根据权利要求1或2所述的轻量化弹载用复合材料油箱，其特征在于，所述外蒙皮的厚度为1.8
‑
2.2mm，所述泡沫的厚度为5.8
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6.2mm，所述内蒙皮的厚度为1.8
‑
2.2mm，其中外蒙皮、内蒙皮与泡沫之间以及泡沫与泡沫之间铺放一层胶膜；所述外蒙皮和所述内蒙皮采用准各向同性铺贴方式。5.根据权利要求2所述的轻量化弹载用复合材料油箱，其特征在于，所述防晃板和所述筋板为泡沫夹芯结构即“复合材料+泡沫+复合材料”，所述防晃板的复合材料总厚度为1.5
‑
2mm，泡沫厚度为2.8
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3.2mm，所述筋板的复合材料总厚度为5.8
‑
6.2mm，泡沫厚度为3.8
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4.2mm。6.一种轻量化弹载用复合材料油箱的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：成型复合材料油箱上盖；成型复合材料油箱下盖；在复合材料油箱下盖中安装油管；粘接复合材料油箱上盖和复合材料油箱下盖。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述成型复合材料油箱上盖，包括：(1)根据油箱外形及内部结构尺寸，利用三维建模软件设计成型模具，要求模具内型与油箱上盖外型保持一致，模具内设计成型芯块保证油箱壳体内部复杂结构成型；(2)根据建立好的三维结构模型制造成型模具，所述成型模具包括上盖板、下盖板、前后边条、左右边条、成型芯块、预成型镶块以及加压紧固螺钉；下盖板与前后边条和左右边条组成上端开口的外型模具，待所有铺层结束后，由上盖板将模具封闭；成型芯块和预成型镶块用于成型油箱内部复杂结构，包括防晃板的整体成型以及设备口盖和左右口盖位置的预留，通过在成型芯块间放置橡胶膜进行加压升温膨胀得到满足内部质量和结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹常智，王凯，宛枫，夏骏，张维军，王国勇，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：