【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纤维预制体制备，具体涉及一种支承轴纤维预制体及其制备方法和用途。
技术介绍
1、空气舵是飞行器控制方向的重要组成部件，负责飞行器的俯仰和偏航导向，以调整其飞行姿态及飞行轨迹，其性能好坏直接影响飞行器的控制精度和稳定性。其中，舵轴是用来支撑和控制空气舵的重要部件，用于承载舵的弯矩和扭矩，通常使用金属材料或纤维复合材料制成。对于高速飞行器而言，地面试验和数值计算均表明舵轴是受热最严酷的部位之一，严重时会使舵轴超温或者烧蚀，同时作为重要的传力部件还要承受较大的力矩载荷，这使得舵轴的设计要求极为苛刻。
2、纤维复合材料相比于传统的金属材料更轻，有助于减轻飞行器的整体重量，提高燃油效率。与金属舵轴相比，采用纤维复合材料作为舵轴能够获得更好的抗腐蚀性能，满足恶劣环境下保持长期稳定性的要求，延长舵轴的使用寿命，降低维护成本。当空气舵受到冲击或振动时，复合材料能够有效减缓冲击力，提升舵轴的耐久性和稳定性。纤维预制体作为纤维复合材料的关键增强基材，决定着复合材料的综合性能。纤维预制体可以根据需要进行复杂的形状设计和定制，从而更好地满足飞行器的性能和空气力学的要求，提高飞行器的稳定性和操控性。
3、cn106870553a中公开了一种机械用碳纤维复合材料的轴辊，该轴辊采用45碳素钢辊芯依次套接碳纤维增强环氧树脂层、铝基碳纤维阻隔层、高碳钢增强层、塑胶防护层、碳钢连接端套的工艺制作而成，虽然可以提高轴辊整体的机械强度和使用寿命，但是这种金属和纤维混合的层次套接设置只适用于一般的机械应用环境，对于新一代飞行器这种轻
4、因此，有必要提供一种可用于空气舵的支承轴纤维预制体，以满足新一代高超声速飞行器空气舵轻量化、高性能、长寿命、高可靠、低成本的综合发展要求。
技术实现思路
1、针对以上问题，本专利技术的目的在于提供一种支承轴纤维预制体及其制备方法和用途，与现有技术相比，本专利技术提供的支承轴纤维预制体具有较高的结构强度、尺寸稳定性和耐高温烧蚀性，并且成本较低，满足新一代高超声速飞行器空气舵的使用需要。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种支承轴纤维预制体，所述支承轴纤维预制体包括主轴和设置于主轴上端的连接部；
4、所述主轴为变截面不等厚柱状结构，由内向外依次包括轴芯、设置在轴芯外侧的第一增厚层和设置在第一增厚层外侧的第二增厚层；所述第一增厚层的顶端对称设置有一对第一夹片，所述第一夹片分别位于轴芯相对的两侧；
5、所述连接部设置于第二增厚层的外侧，沿所述连接部的顶端设置有一对预留布层，所述预留布层翻折至第二增厚层的顶端并与其缝合在一起，然后再二次翻折形成一对第二夹片，所述第二夹片与第一夹片对应设置；
6、所述第一夹片与其对应的第二夹片通过针刺缝合的方式固定在一起，形成一体化结构的支承轴纤维预制体。
7、本专利技术提供的支承轴纤维预制体中，一方面设计主轴由内向外依次采用轴芯、第一增厚层和第二增厚层的排布结构，并且设计主轴为变截面不等厚柱状，所述“变截面不等厚柱状”指的是轴芯、第一增厚层和第二增厚层的外径由下至上依次增大，本专利技术能够根据受力情况在调整舵轴不同部位的直径，使得舵轴在受力时重量分布更加合理，减少不必要的材料使用，在满足受力较大部位所需的承载能力和抗弯强度下，又能够达到重量优化的效果，所述柱状结构没有特殊限定，例如可以是圆柱状或棱柱状。另一方面，本专利技术提供的支承轴纤维预制体为一体化结构，能够消除传统连接处的弱点，在整体舵轴上形成更加连续和均匀的材料分布，增加了舵轴的抗弯和抗扭能力，避免使用额外的连接件，能够降低舵轴重量，提高飞行器的燃油效率，另外还能够消除传统连接处的突出物或不平整表面，减少空气流动时的阻力，提高飞行器的空气动力学效率，并且减少了制造过程中的加工和装配步骤，提高了生产效率和制造质量。
8、本专利技术所述“第二夹片与第一夹片对应设置”中，“对应”指的两个第一夹片分别位于轴芯相对的两侧，两个第二夹片分别位于每个第一夹片的同侧且平行，使第一夹片与其对应的第二夹片能够通过针刺缝合的方式固定形成一块完整的夹片。
9、优选地，所述一体化结构的单元结构层为两层纤维缎纹布复合一层纤维网胎。
10、优选地，所述纤维缎纹布和纤维网胎的材质各自独立地包括碳纤维、石英纤维、莫来石纤维或玻璃纤维中的任意一种。
11、优选地，所述纤维缎纹布的面密度为120-200g/m2，例如可以是120g/m2、130g/m2、140g/m2、150g/m2、160g/m2、170g/m2、180g/m2、190g/m2或200g/m2，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
12、优选地，所述纤维网胎的面密度为25-35g/m2，例如可以是25g/m2、26g/m2、27g/m2、28g/m2、29g/m2、30g/m2、31g/m2、32g/m2、33g/m2、34g/m2或35g/m2，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
13、优选地，所述轴芯的直径为50-70mm，例如可以是50mm、52mm、54mm、56mm、58mm、60mm、62mm、64mm、66mm、68mm或70mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
14、优选地，所述主轴的轴向长度为200-600mm，例如可以是200mm、220mm、240mm、260mm、280mm、300mm、320mm、340mm、360mm、380mm、400mm、420mm、440mm、460mm、480mm、500mm、520mm、540mm、560mm、580mm或600mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
15、优选地，所述支承轴纤维预制体的层间密度为15-25层/cm，例如可以是15层/cm、16层/cm、17层/cm、18层/cm、19层/cm、20层/cm、21层/cm、22层/cm、23层/cm、24层/cm或25层/cm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
16、优选地，所述第一增厚层、第二增厚层和连接部的厚度各自独立地为8-20cm，例如可以是8cm、9cm、10cm、11cm、12cm、13cm、14cm、15cm、16cm、17cm、18cm、19cm或20cm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
17、优选地，所述支承轴纤维预制体的体积密度为0.75-0.95g/cm3，例如可以是0.75g/cm3、0.76g/cm3、0.77g/cm3、0.78g/cm3、0.79g/cm3、0.80g/cm3、0.82g/cm3、0.84g/cm3、0.86g/cm3、0.88g/cm3、0.89g/cm3、0.90g/cm3、0.91本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种支承轴纤维预制体，其特征在于，所述支承轴纤维预制体包括主轴和设置于主轴上端的连接部；
2.根据权利要求1所述的支承轴纤维预制体，其特征在于，所述一体化结构的单元结构层为两层纤维缎纹布复合一层纤维网胎。
3.根据权利要求2所述的支承轴纤维预制体，其特征在于，所述纤维缎纹布和纤维网胎的材质各自独立地包括碳纤维、石英纤维、莫来石纤维或玻璃纤维中的任意一种。
4.根据权利要求2所述的支承轴纤维预制体，其特征在于，所述纤维缎纹布的面密度为120-200g/m2；
5.根据权利要求1所述的支承轴纤维预制体，其特征在于，所述轴芯的直径为50-70mm；
6.根据权利要求1所述的支承轴纤维预制体，其特征在于，所述支承轴纤维预制体的层间密度为15-25层/cm；
7.根据权利要求1所述的支承轴纤维预制体，其特征在于，所述支承轴纤维预制体的体积密度为0.75-0.95g/cm3。
8.一种如权利要求1-7任一项所述支承轴纤维预制体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
9.根据权利要求
10.一种如权利要求1-7任一项所述支承轴纤维预制体的用途，其特征在于，所述支承轴纤维预制体用于空气舵舵轴的增强基材。
...【技术特征摘要】
1.一种支承轴纤维预制体，其特征在于，所述支承轴纤维预制体包括主轴和设置于主轴上端的连接部；
2.根据权利要求1所述的支承轴纤维预制体，其特征在于，所述一体化结构的单元结构层为两层纤维缎纹布复合一层纤维网胎。
3.根据权利要求2所述的支承轴纤维预制体，其特征在于，所述纤维缎纹布和纤维网胎的材质各自独立地包括碳纤维、石英纤维、莫来石纤维或玻璃纤维中的任意一种。
4.根据权利要求2所述的支承轴纤维预制体，其特征在于，所述纤维缎纹布的面密度为120-200g/m2；
5.根据权利要求1所述的支承轴纤维预制体，其特征在于，所述轴芯的直径为50-70mm；
...【专利技术属性】
技术研发人员：钱淑云，董鑫，缪云良，
申请(专利权)人：江苏天鸟高新技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。