专利名称：一种飞行器的结构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及飞行器上一种有可能承受高温的结构件，尤其是飞 行器发动机机舱的后支架。
背景技术：
飞行器包括一些结构件，它们的功能主要用来确保在上述结构件 上的各个部位之间获得力或进行力的传递。这些结构件主要包括能 够与空气接触并使结构件具有一定刚度的飞行器的外部支撑。
图1示出在飞行器进气道IO上设置的一个结构件，进气道安置
在发动机机艙的前部，发动机机舱内置有马达装置。该结构件被称
作后支架12，它把发动机机艙的内表面14和发动机机抢的外表面 16连接起来。这个后支架10负责承担着作用在进气道上的各种力, 诸如弯曲应力、旋转力或其它的力，如进气道的重量、或由扰流等 产生的各种力。
鉴于燃油在飞行器的使用费用中占有很大的比重，制造商试图 用降低飞行器重量的方式，尤其是采用复合材料来制造飞行器某些 结构件的方法来降低消耗成本。
这些复合材料主要是由纤维构成，例如可以是被浸泡在有机树 脂的矿物基质材料(比如是热塑性或热固性的环氧树脂)中的碳纤 维，石墨，玄武岩，芳纶或玻璃等。根据不同的情况，纤维可以是 编织物或未编织的纤维毡的形式。
这些纤维一般都要做涂层以备事后应用。事实上，在加工初期， 这些纤维的表面状态会受到破坏，这样就会影响到有机树脂的附着 性。此外，对于原始状态的纤维进行操作是个棘手的问题，例如在 进行编织工序的过程中，纤维丝会从主纤维束中自己滑脱出来。同 样，干纤维也要进行处理，以便改善它们的表面状态，然后在表面 涂上 一 层有机树脂，从而在事后的浸润中增加它们的化学附着性。这种涂覆的工序被称作挂胶。挂胶后出售的纤维是光滑的，并且可 以随时待用。
工业技术已经发展到能够使用挂胶纤维和环氧树脂的工业技术 已经得到发展。这些技术已经被掌握，并且这些部件的制造费用相 当于生产其他同等金属部件的制造费用。
另外，复合材料部件的机械特性至少与金属部件的机械特性相 等，并且重量明显轻于后者。
然而，在某些情况下，利用复合材料制造结构部件可能会带来 问题，尤其是在这种部件位于可能承受高温区域的部位时，比如高
于500°C区域中。这里主要指的是进气道的后支架。在这样的高温 下，以有机树脂为基体的复合材料制造的部件失去了它们的结构特 性和机械特性，结构件不能接受出现这样的情况。
一种解决方案是不使用复合材料而使用钛金属来制造这些构 件。即便构件在高温环境中，也能保持它们的机械特性和结构特性， 但这种方案不能降低飞行器的重量，反而还导致了制造和使用费用 的上升。
另 一 种方案是使用现有技术生产复合材料构件，并把有可能承 受高温的表面覆盖上一层绝热材料(也被称作防火屏蔽层)。根据 图2所示的实施例，后支架12由复合材料制成，并且覆盖了一层防 火屏蔽层20,用来保护可能处于高温环境下的复合材料表面。
根据第 一 种选择，防火屏蔽层可以由玻璃纤维纱或岩石纤维纱 添加在两个维护金属箔片之间所构成。根据另一种选择，防火屏蔽 层可以由一层>5圭酮所构成。
对于后支架而言，该支架还包括一个安装导板22,用于固定从 进气道的唇缘26引出的防冰系统的管路24，该管路中通过的是来自 于发动机的高温空气。为了保护复合材料制成的后支架，必须在该 支架和安装导板之间预置一个隔热件28。
由此看来，依照现有技术来使用复合材料的效果并不令人满意， 因为添加隔热材料的做法，例如添加防火屏蔽层，会使得制作结构 件的工序复杂化，因而采用复合材料所带来的重量减轻的好处完全被使用防火屏蔽层的处理方案抵消了 。
发明内容
因此，本发明是要克服现有技术方案中的不足，提供一种较轻 的飞行器发动机机舱的进气道的后支架，它能够在高温情况下，仍 可保持它的机械特性和结构特性。
为此目的，本发明涉及一种飞行器发动机机舱的进气道的后支
架，其特点在于它的一部分是由纤维增强的矿物聚合物树脂基复 合材料制成，至少围绕在预置的供防冰系统通过的孔洞周边的部分 是由纤维增强的矿物聚合物树脂基复合材料制成的，并且至少还有 另外一个金属部分。
本发明说明书中提及的其他特性和优点可对照参阅附图，说明 书仅为例证，其中
-图1为飞行器发动机机舱的进气道的纵向剖面图，它包括一 个依照现有技术被称作后支架的结构件，
-图2是依照现有技术制作的后支架的局部剖面图，
-图3是飞行器发动机机舱的进气道的纵向剖面图，它包括一 个依照本发明被称作后支架的结构件，
-图4是依照本发明的第一个变例制成的后支架的局部剖面 图，以及
-图5是依照本发明的另一个变例制成的后支架的局部剖面图。
具体实施例方式
在图3中，数字30表示飞行器发动机机舱的一个进气道。这个 进气道有一个内表面32和一个外表面34,该内表面能与发动机机舱 内部流动的动力气流相接触，该外表面能与发动机机艙外部流动的 动力气流相接触。内表面32可有一块隔音护板或隔音表面36.内表面和外表面不 再详述，因为业内人士均了如指掌。
进气道30包括一个被称作后支架38的结构件，它把内表面32 和外表面34连接起来并承担着作用在结构件上的各种力，如作用在 进气道上的弯曲应力、旋转力或其它的力，诸如进气道的重量，和 扰流作用产生的各种力。
这个后支架38可包括一个开口 ，以提供用于固定管路44的安 装导板40，该管路是为进气道30的唇缘46的防冰系统预设的，它 使用的是来自于发动机的高温空气。
根据本发明，后支架3 8至少有 一 部分是由纤维增强的矿物聚合 物树脂基复合材料制成的。
为了能够得到可以保持耐高温机械性能的材料，人们采用了氧 化硅和氧化铝类的(xSi02,A102)矿物聚合物树脂，其中的x在1.75 和50之间，或等于1.75和50。使用由Cordi-g6opolym6re公司生 产的名称为MEYEB的商业树脂是有利的。
所谈到的矿物聚合物树脂，是指一种矿物聚合物树脂或者是多 种矿物聚合物树脂的混合物。
从应用角度来讲，纤维可以有不同的截面，并且可以用各种不 同的材料制成，例如，用碳、石墨、玄武岩、芳纶或玻璃。
纤维可以是编织物、非编织物或者为纤维毡的形式。
这些纤维一般都会事先进行涂层以备日后使用。在实际生产中，
尤其是在加工初期，这些纤维的表面状态会受到破坏，这样会影响 到有机树脂的附着性。此外，对原始状态的纤维进行加工操作也是 棘手的，例如在编织工序中，纤维丝会从主纤维束中滑脱出来。干 纤维同样也要进行处理，以便改善它们的表面状态，然后涂上一层 有机树脂，从而在随后的浸润中增加它们的化学附着性。这种涂覆 的工序被称作挂胶。挂胶后出售的纤维是光滑的，并且可以随时待 用。胶料的量和纤维本身相比，使用的量相对较少，大约只占挂胶 后纤维质量的1%。另外，挂胶中使用的有机树脂的种类因各个制造 商而有所不同。为了增加矿物聚合物树脂基体材料与纤维的附着力，必须要清 洗胶料，至少要部分地进行清胶，因为有机树脂和矿物聚合物树脂 是不亲和的。
用热处理或化学处理的方式来进行清胶工作，可以应用在已经 广泛商业化的纤维编织物上。
在生产实践中使用的一种方式是，通过一种热处理方式来进行 清胶，也就是将纤维加热直至达到树脂的热降解温度，使得树脂不 再与纤维粘合。有利地，这种热处理是在惰性气体中进行的。
这种处理是通过对挂胶的纤维所承受的温度和/或温度周期做出 必要调整的方法，可以对绝大部分已经商业化的纤维进行这种处理。 处理相对快速，几分钟即可。
由于挂胶使用的树脂的热降解温度和碳纤维的氧化温度极为接 近，将纤维所承受的温度和/或温度周期确定下来是恰当的。事实上， 纤维的过度降解会严重损坏已有产品的性能。
通常，清洗胶料过程的结束时间与纤维降解过程的开始时间相符。
为了获得令人满意的纤维附着力和纤维有限的降解， 一个较好
的折衷办法是清除50%至90%之间的胶料。
为了确定加热的温度，在一个样品上做过试验。由于采用了配 合或不配合质i普法的热解质量分析(ATG),能够鉴别出胶料中使 用的化合物，并能够确定清洗胶料的起始温度和结束温度以及减少
的质量。
热处理包括在惰性气体中加热产品，并要注意把炉火维持在由 热解质量分析法确定下来的平均温度范围之内。质量损耗的最终检 测可以验证整个过程的有效性。
根据另一种操作方式，可以通过化学处理方式来实施清洗胶料， 主要采用一种溶剂。
首先必须要识别出胶料中使用的化合物，以便选择适合的溶剂。 这种识别可以用热解质量分析法来确定。化学方法的操作相对简单， 至少需要一次溶剂浴，比如用二氯曱烷溶剂。处理的时间主要根据胶料中使用的化合物来确定。
为了减少处理的时间，以获得令人满意的附着力和有限的处理
时间， 一个较好的折衷方法是清除50%至90%之间的胶料。
根据本发明的另一个特性，为了使纤维能获得良好的浸润，按
照体积比为3%至7%的比例在树脂中加入水，从而改善了树脂的流 动性，并在纤维中获得了树脂移动的一致性。这种加水是对树脂制 造商提倡的含水量的补充。
后支架38至少有一部分是用矿物聚合物树脂基的复合材料制 成，该材料耐高温并保持了它的机械性能和结构性能。这种解决方 案能够获得实在的质量减轻的好处，因为它不需要任何防火屏蔽层 来保护后支架38的表面免受高温的损害，也不需要在上述后支架和 安装导板4 0之间插装隔热的结构件。
后支架38是环形的，并借助于连接件48和连接件50从内表面 32延伸到外表面34，连接件48连接在内表面上，连接件50连接在 外表面上。为了使唇缘46的防冰系统通过，在这个环形件上预置了 一个孔洞用来承接安装导板40。
根据一种实施方式，连接件48是以至少一个弯曲边缘52的形 式出现在后支架38上，它紧紧压抵内表面，并通过任何适当的手段 与内表面固定在一起。
根据一种实施方式，连接件50为T字型零件54,其头部通过任 何适当的手段与外表面固定在一起，其底部通过任何适当的手段与 后支架固定在一起。
连接件48和50并不限定在这些实施方式中。还可以考虑其他 的解决方案。
后支架38的 一部分是由纤维增强的矿物聚合物树脂基的复合材 料制成的，至少围绕在预留的供防冰系统通过的孔洞周围部分由纤 维增强的矿物聚合物树脂基的复合材料制成，并且至少另 一部分是 金属，以便在撞击情况下能够改变形状，吸收能量。如图5所示， 后支架包括两个同心部分，第一个环形部分56由矿物聚合物树脂基 复合材料制成，与外表面34接触；第二个环形金属部分58与内表面32接触。两部分56和58通过任何适当的手段连接，尤其是通过 在每个部分上预先设置的弯曲边缘60相互连接。如果发动机机舱具 有一个大口径的进气道，并且因一个叶片断裂而产生大的沖击动力 时，这种解决方案具有优势。后支架的金属部分58能够改变形状来 吸收部分能量。
当然，本发明并不局限于上述已经通过图解阐明的若干实施方 式，它还包括从上述各种方案所派生出来的各种可能的变例。
权利要求
1. 一种飞行器发动机机舱的进气道的后支架，其特征在于该后支架的一部分由纤维增强的矿物聚合物树脂基的复合材料制成，包括至少一个围绕在预置的供防冰系统通过的孔洞周边的，由纤维增强的矿物聚合物树脂基的复合材料制成的部分(56)，以及至少另外一个金属部分(58)。
2. 根据权利要求1所述的飞行器发动机机舱的进气道的后支 架，其特征在于两个部分是同心的，第一个环形的部分(56)是 由纤维增强的矿物聚合物树脂基的复合材料制成，与发动机机舱的 外表面(34)接触；第二个环形的金属部分(58)与发动机机舱的 内表面(32)接触。
3. 根据权利要求1或2所述的飞行器发动机机舱的进气道的后 支架，其特征在于该后支架由浸泡过氧化硅或氧化铝类(xSi02,A102)的矿物聚合物树脂的纤维复合材料制成，其中x在 1.75和50之间，或等于1.75和50。
4. 根据权利要求3所述的飞行器发动机机舱的进气道的后支 架，其特征在于纤维在进行矿物聚合物树脂浸润之前至少已经部 分地清胶。
全文摘要
本发明涉及一种飞行器发动机机舱的进气道的后支架，其中，该后支架的一部分由纤维增强的矿物聚合物树脂基复合材料制成，包括至少一个围绕在预置的供防冰系统通过的孔洞周边的，由纤维增强的矿物聚合物树脂基复合材料制成的部分(56)，以及至少另外一个金属部分(58)。
文档编号B64C1/40GK101535122SQ200780028842
公开日2009年9月16日 申请日期2007年7月30日 优先权日2006年8月4日
发明者布律诺·梅达, 阿兰·波特 申请人:法国空中巴士公司