一种形状记忆合金纤维与超弹体复合物变形蒙皮的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航空技术领域，具体涉及用于变形航空器的变形蒙皮材料。
【背景技术】
[0002]形状记忆合金作为一种智能材料，近年来在世界范围内工业界和学术界对其进行了广泛的性能研宄和产品开发。形状记忆合金的两个重要特性是超弹性和形状记忆特性。将形状记忆合金用于设计制作为驱动装置是它的一个主要的应用领域。当然由于形状记忆合金的这两个重要特性，使它在很多方面都展示出了广阔的应用前景。
[0003]超弹体是一类具有超大变形能力的软材料，在文献的报道中有超过100%应变变形的研宄。申请号为CN201310245511.5的专利中提供了一种多根形状记忆聚合物变刚度管沿轴线方向并列排列并镶嵌在柔性硅橡胶基体内复合而成的变形蒙皮，通过改变环境温度可以改变这类蒙皮的刚度。其发明的蒙皮改善了单纯以橡胶为蒙皮材料带来的机翼整体承载能力低的缺点，蒙皮变刚度前后保持了蒙皮表层的光滑性和连续性，变刚度过程中对驱动能的要求低。此发明利用形状记忆聚合物作为基体制作成复合材料管以实现蒙皮的变刚度特性，由于形状记忆聚合物复合材料管结构的限制，其功能相对单一。
[0004]申请号为CN201310274350.2的专利中提供了一种承载性能好的抗皱褶可变形蒙皮，包括柔性蒙皮基体，还包括纤维增强体和多个柱状承载结构，纤维增强体和多个柱状承载结构固化于柔性蒙皮基体中，多个柱状承载结构相互平行。此发明的蒙皮由于采用的纤维增强体为复合材料圆棒和凯夫拉纤维，限制了此蒙皮的弯曲变形能力。
[0005]现有的变形蒙皮技术一方面要具有良好的蒙皮承载能力，这就要求蒙皮具备较强的刚度；另一方面要求蒙皮具备较好的变形能力。在这种矛盾需求下，已提出或者设计的蒙皮往往是功能单一、结构复杂。目前变形飞行器变形蒙皮领域亟待解决的正是一种可靠易行的多功能变形蒙皮，这样变形飞行器才可以真正拥有像鸟类或者蝠类一样的翅膀，变形翱翔。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了解决现有变形蒙皮功能单一以及变形性能不足的问题，而提供一种形状记忆合金纤维与超弹体复合物多功能变形蒙皮。
[0007]本发明形状记忆合金纤维与超弹体复合物变形蒙皮由超弹体基体和形状记忆合金纤维组成，形状记忆合金纤维平行固化排列于超弹体基体中。
[0008]本发明所述的形状记忆合金纤维与超弹体复合物变形蒙皮兼备面内变形能力、面外变形能力和变刚度特性。这种多功能变形蒙皮系统在不同程度的热能激励下表现出可调节的特性，同时该多功能变形蒙皮能够根据不同的应用情况展现出不同的功能。
[0009]本发明中的多功能变形蒙皮不单是激发了形状记忆合金纤维与超弹体这两种材料性能的提升，更重要的是还展现出了有别于形状记忆合金和超弹体材料自身性质外新的特性。无论形状记忆合金处于马氏体相还是奥氏体相，此复合物多功能蒙皮系统都展示出良好的面内变形性能，能够实现剪切角度为±20°的面内变形而且蒙皮几乎不产生较大的褶皱。当形状记忆合金处于马氏体相时，此复合物多功能蒙皮系统展示出良好的面外变形性能，面外变形能由平面状态(180° )变形到T型曲面(90° )状态。同时通过热能的激励，形状记忆合金在马氏体相与奥氏体相相互转变的过程中，此复合物多功能蒙皮系统能够获得变刚度特性。由此该复合物多功能蒙皮系统兼备面内变形能力、面外变形能力和变刚度特性，在变形飞行器的变形蒙皮应用领域展现出宽阔的应用前景，特别适合于类蝙蝠翼装蒙皮装备于变形飞行器中。
【附图说明】
[0010]图1为形状记忆合金和超弹体杨氏模量随温度变化图，其中I 一超弹体，2—形状记忆合金；
[0011]图2为形状记忆合金纤维与超弹体复合物变形蒙皮的结构示意图，其中I一超弹体，2—形状记忆合金；
[0012]图3为形状记忆合金纤维与超弹体复合物蒙皮面内变形性能示意图，其中左侧虚线表示正角度面内剪切循环变形，右侧虚线表示负角度面内剪切循环变形；
[0013]图4为形状记忆合金纤维与超弹体复合物蒙皮面外变形性能示意图。
【具体实施方式】
[0014]【具体实施方式】一:本实施方式形状记忆合金纤维与超弹体复合物变形蒙皮由超弹体基体I和形状记忆合金纤维2组成，形状记忆合金纤维2平行固化排列于超弹体基体I中。
[0015]本实施方式当形状记忆合金处于马氏体相时，通过驱动器的作用驱动此多功能变形蒙皮的面外变形。然后对形状记忆合金进行热能激励，此多功能变形蒙皮能够快速回复到初始形状。
[0016]本实施方式多功能变形蒙皮包含以下优点:
[0017]1、此多功能变形蒙皮中无论形状记忆合金纤维是处于马氏体相还是奥氏体相，此复合物多功能蒙皮系统都展示出良好的面内变形性能。
[0018]2、当形状记忆合金处于马氏体相时，此复合物多功能蒙皮展示出良好的面外变形性能。
[0019]3、通过热能的激励，形状记忆合金在马氏体相与奥氏体相相互转变的过程中，形状记忆合金的模量在复合物蒙皮中起主导作用，形状记忆合金具有天然变刚度特性，因此该多功能蒙皮能够获得变刚度特性。
[0020]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是所述的超弹体基体I为橡胶类超弹体、凝胶类超弹体或聚氨酯类超弹体。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0021]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是所述的形状记忆合金纤维2的材质为镍钛系形状记忆合金、铜镍系形状记忆合金、铜铝系形状记忆合金、铜锌系合金或铁系形状记忆合金。其它步骤及参数与【具体实施方式】一或二相同。
[0022]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是形状记忆合金纤维2的直径为0.25mm?10mm。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0023]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是形状记忆合金纤维2在超弹体基体I中的体积分数为5%?20%。其它