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航空飞行器在结冰气象条件下飞行会造成旋翼前缘或发动机进气系统结冰,这些问题的出现不仅会造成飞行器飞行效率下降,严重时还可造成飞行事故。因此,为了满足飞行器全天候飞行和特殊环境中飞行要求,急需对旋翼前缘、发动机进气系统等部位进行合理有效的防/除冰保护,电加热织物及其复合材料是电热防/除冰技术的首选。
为了开发一种有望用于航空飞行器防/除冰保护的新型电加热复合材料,课题利用纬编双轴向织物变形性好的特性,开发了一种基于纬编双轴向织物的纬编双轴向织物/环氧树脂复合材料,其上下层均采用玻璃纤维/环氧树脂预浸料,中间层采用铜镍合金丝作为衬经纱的电加热织物,织物捆绑纱和衬纬纱分别为涤纶和玻璃纤维。首先,对纬编轴向织机衬经针床横移功能和织针针踵压持功能进行改造,制备了三种不同电阻丝排列密度的纬编双轴向电加热织物;在此基础上,设计真空袋成型工艺制备了电加热环氧复合材料。
课题对原料、电加热织物拉伸性能进行了测试。特别地,为客观的反映电加热复合材料的升温特性、材料基体与增强体之间的界面强弱,采用实验方法研究了纬编双轴向织物电阻丝排列密度对复合材料电热性能和层间剪切性能的影响,为开发可用于航空飞行器防/除冰保护的电加热复合材料积累性能数据。得出如下结论:
(1)电加热织物单轴拉伸强度与电阻丝排列密度大小成正比,相比较于电阻丝排列密度为3根/cm的织物,电阻丝排列密度为4根/cm和7根/cm的电加热织物拉伸强度分别提高了11.66%和43.18%。
(2)电加热复合材料单轴拉伸强度与电阻丝排列密度大小成正比,拉伸强度分别提高了13.52%和26.44%;电加热复合材料层间剪切强度与电阻丝排列密度大小成反比,分别降低了33%和54.38%。
(3)相同测试条件下,复合材料表面最高平衡温度与外界施加电压大小成正比,不同复合材料施加相同大小外界电压,电阻丝排列密度越小,复合材料表面所能达到的最高平衡温度越高,当外界施加电压为2V时,三种复合材料表面最高平衡温度分别为88.85℃、84.98℃和72.04℃,且复合材料表面温度分布均匀。
为了开发一种有望用于航空飞行器防/除冰保护的新型电加热复合材料,课题利用纬编双轴向织物变形性好的特性,开发了一种基于纬编双轴向织物的纬编双轴向织物/环氧树脂复合材料,其上下层均采用玻璃纤维/环氧树脂预浸料,中间层采用铜镍合金丝作为衬经纱的电加热织物,织物捆绑纱和衬纬纱分别为涤纶和玻璃纤维。首先,对纬编轴向织机衬经针床横移功能和织针针踵压持功能进行改造,制备了三种不同电阻丝排列密度的纬编双轴向电加热织物;在此基础上,设计真空袋成型工艺制备了电加热环氧复合材料。
课题对原料、电加热织物拉伸性能进行了测试。特别地,为客观的反映电加热复合材料的升温特性、材料基体与增强体之间的界面强弱,采用实验方法研究了纬编双轴向织物电阻丝排列密度对复合材料电热性能和层间剪切性能的影响,为开发可用于航空飞行器防/除冰保护的电加热复合材料积累性能数据。得出如下结论:
(1)电加热织物单轴拉伸强度与电阻丝排列密度大小成正比,相比较于电阻丝排列密度为3根/cm的织物,电阻丝排列密度为4根/cm和7根/cm的电加热织物拉伸强度分别提高了11.66%和43.18%。
(2)电加热复合材料单轴拉伸强度与电阻丝排列密度大小成正比,拉伸强度分别提高了13.52%和26.44%;电加热复合材料层间剪切强度与电阻丝排列密度大小成反比,分别降低了33%和54.38%。
(3)相同测试条件下,复合材料表面最高平衡温度与外界施加电压大小成正比,不同复合材料施加相同大小外界电压,电阻丝排列密度越小,复合材料表面所能达到的最高平衡温度越高,当外界施加电压为2V时,三种复合材料表面最高平衡温度分别为88.85℃、84.98℃和72.04℃,且复合材料表面温度分布均匀。