临近空间飞艇蒙皮材料
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组员:蔡然1043022063刘力10430220临近空间飞艇蒙皮材料本次主要介绍内容浮生气体对舰体材料的影响12临近空间飞艇蒙皮材料的分类和总体性能特点3临近空间飞艇蒙皮材料各层材料性能特点分析临近空间飞艇蒙皮材料研究现状4我国临近空间飞艇蒙皮材料研究展望5临近空间和临近空间飞艇概念临近空间(Near space)是指距地面20~100公里的空域,由于其重要的开发应用价值而在国际上引起广泛关注。
临近空间飞艇是随着科学技术不断发展起来的一种新型近空间多功能飞行平台。
它不同于飞行在航空层中的飞机、低空飞艇,也不同于工作在低轨道上的卫星,它有非常广泛军事及民用价值,是集高空观察、通信于一体的新颖的通用航天器平台。
因而广受各国科学工作者青睐。
由于平流层飞艇不是低空飞艇,在研制的许多概念上,如工作环境、蒙皮材料、能源、动力推进等关键技术上都是截然不同于低空飞艇,许多方面临着极大的挑战。
其中最首要的问题是飞艇的材料。
平流层飞艇的蒙皮材料必须采用高强度、阻氦气渗漏性能最佳、耐侯性最好的轻质材料,否则无法研制实用的临近空间飞艇。
飞艇是利用轻于空气的气体为介质的浮空器。
轻于空气的气体很多,如甲烷、氮气、氢气、氦气、甚至经过加热的空气。
但要作为平流层飞艇的浮升气体,从目前来看主要是氢气与氦气,平流层飞艇设计工作高度,一般是在18~ 24km左右,由于在该高度的空气密度仅为地面的1/14。
因此,即使携带较少的有效载荷也需要制作很大体积的飞艇,才能胜任。
飞艇选择何种轻质气体作为浮升气体是重要的。
1937年兴登堡D-L129飞艇在美国新泽西州莱克赫斯特基地着陆时着火爆炸, 30多人罹难。
之后,氢气己退出应用于飞艇的历史舞台,美国联邦航空管理局也禁止使用氢气作为飞艇的浮力气体。
但如今科技的发展,浮升气体的用途越来越广,量也越来越大。
因此,许多学者重新提出使用氢气作为飞艇的浮升气体。
应当考虑到,平流层飞艇必竟不是载人的,况且在出现兴登堡飞艇灾难前,用氢气作为工质已经平安地工作在几十艘艇上。
飞艇柔性蒙皮材料梯形撕裂性能研究摘要:飞艇柔性蒙皮材料的撕裂性能直接影响其使用寿命和安全性能。
本研究通过对飞艇柔性蒙皮材料的梯形撕裂性能进行研究,探讨了材料断裂机制和影响因素。
研究结果表明,材料的力学性能和结构形态对梯形撕裂性能具有重要影响。
本研究为提高飞艇柔性蒙皮材料的性能和优化设计提供了理论依据。
关键词:飞艇;柔性蒙皮材料;梯形撕裂性能;断裂机制;影响因素引言:飞艇作为一种轻型无人驾驶飞行器,具有载人运输、警务监控、科学研究等广泛的应用前景。
其柔性蒙皮材料作为主要结构材料,直接影响飞艇的结构强度、使用寿命和安全性能。
因此,研究飞艇柔性蒙皮材料的力学性能和断裂机制对于提高飞艇的性能至关重要。
方法:本研究选取了常用的柔性蒙皮材料进行实验,包括聚酯纤维和聚酯脂基复合材料。
通过梯形撕裂试验仪对材料进行力学性能测试,获得梯形撕裂强度和断裂韧度等参数。
同时,利用扫描电子显微镜对断裂面进行观察和分析,探究材料的断裂机制。
结果:实验结果表明,聚酯脂基复合材料的梯形撕裂强度和断裂韧度较聚酯纤维材料高,表明聚酯脂基复合材料在飞艇柔性蒙皮材料中具有更好的性能。
通过分析断裂面,发现聚酯脂基复合材料断裂面呈现拉伸断裂,而聚酯纤维材料断裂面呈现撕裂断裂。
这说明聚酯脂基复合材料的断裂机制主要是纤维强度的破坏,而聚酯纤维材料的断裂机制主要是纤维之间的撕裂。
讨论:影响飞艇柔性蒙皮材料梯形撕裂性能的因素包括材料的结构形态、纤维强度和材料内部的粘结强度。
优化材料的结构形态和粘结强度可以提高材料的梯形撕裂强度和断裂韧度。
此外,材料的抗撕裂性能还可以通过添加增韧剂和增强剂来提高。
结论:。
考虑组分相互作用的飞艇蒙皮材料力学模型李朋辉;吕明云;孟军辉【摘要】平流层空间空气稀薄,昼夜温差变化剧烈,巡航状态的平流层飞艇需要承受较大的循环压差载荷.蒙皮作为平流层飞艇的主要承力结构,其材料力学性能直接影响着飞艇的使用性.针对蒙皮材料层压结构特点,构建其细观结构模型.通过研究拉伸过程中纤维纱束与基体和膜层的相互作用,指出承力方向纤维纱束的变形过程分为弯曲状态逐步拉直和产生伸长形变两个阶段.建立了蒙皮材料拉伸过程的非线性力学模型;并通过与准静态拉伸试验获得的材料应力-应变曲线进行对比分析,校验了模型的准确性并分析了模型参数的改变对材料力学性能的影响,为平流层飞艇蒙皮材料结构优化设计提供依据.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)036【总页数】6页(P93-98)【关键词】飞艇;蒙皮材料;纤维;细观结构;力学模型【作者】李朋辉;吕明云;孟军辉【作者单位】北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191;中国人民解放军驻162厂军事代表室,安顺561018;北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191;北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】V254.2随着对平流层高空资源的开发和利用,平流层飞艇日益成为世界各国研究的热点。
平流层飞艇可长期驻空在2万至3万米高度的平流层空间,具有高分辨率对地观测能力[1, 2]。
目前中国、美国、欧洲、日本、韩国等国家和地区都投入了大量经费研制平流层飞艇,并取得了一定进展;但尚未研制出可以长期驻空、工程实用的平流层飞艇。
其中,高性能和高耐候性的轻质柔性蒙皮材料技术已成为制约平流层飞艇发展的关键技术之一[3]。
平流层飞艇空中服役环境非常复杂[4]。
为保持飞艇在2万米设计高度长期驻空并可控飞行,飞艇囊体始终要保持超压状态,并承受较大的循环压差载荷[5]。
如图1所示,平流层飞艇蒙皮材料细观结构由多种组分构成,承力层纤维束相互交织,防护层和阻氦层涂覆材料上下表面,基体充满整个结构空间。
可用于平流层飞艇蒙皮的PBO织物编织和性能研究
可用于平流层飞艇蒙皮的PBO织物编织和性能研究
文章根据平流层飞艇蒙皮的特性,研究聚对苯撑苯并二恶唑(PBO)纤维织物的编织方式.自制了平纹、斜纹和两经两纬织法的高强、轻质PBO平流层飞艇蒙皮织物,并进行厚度、面密度、拉伸强度和撕裂强度测试.研究表明,平纹织法更适合于编织PBO蒙皮织物,其工艺简单,编织的织物品质稳定,性能优异,面密度仅为86.45g/m2,拉伸强度大于1300N/cm,撕裂强度大于419N,可以满足平流层飞艇蒙皮材料的质量和强度要求.
作者:曹旭顾正铭王伟志Cao Xu Gu Zhengming Wang Weizhi 作者单位:北京空间机电研究所,北京,100076 刊名:航天返回与遥感英文刊名:SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING 年,卷(期):2008 29(3) 分类号:V4 关键词:蒙皮 PBO织物编织性能研究平流层飞艇。
飞艇蒙皮材料力学性能演化规律研究一、绪论随着科学技术的不断发展,飞艇作为一种重要的航空器在军事、民用等领域得到了广泛的应用。
然而飞艇在飞行过程中所受到的各种外力和环境因素对其结构性能的影响是不可忽视的。
为了保证飞艇的安全性和可靠性,研究飞艇蒙皮材料的力学性能演化规律具有重要的现实意义。
本文的研究方法主要包括理论分析、数值模拟和实验验证等。
在理论分析部分,主要运用力学原理、有限元法等方法对飞艇蒙皮材料的力学性能进行计算和预测;在数值模拟部分,利用计算机辅助设计软件对飞艇结构进行建模和仿真;在实验验证部分,通过对实际飞艇蒙皮材料的力学性能测试,与理论计算结果进行对比和验证。
1.1 研究背景和意义随着科学技术的不断发展,飞艇作为一种重要的交通工具和军事装备,在航空、航天、海洋等领域具有广泛的应用前景。
然而飞艇在高速运动过程中所受到的各种力的作用会导致蒙皮材料性能的不断恶化,从而影响飞艇的安全性和使用寿命。
因此研究飞艇蒙皮材料的力学性能演化规律具有重要的理论意义和实际应用价值。
飞艇作为一种轻质、高机动性的空中交通工具,其设计和制造技术一直受到各国科学家和工程师的关注。
飞艇的蒙皮材料作为其结构的重要组成部分,直接影响到飞艇的气动性能、航行稳定性和安全性。
在过去的几十年里,国内外学者对飞艇蒙皮材料的力学性能进行了大量研究,主要集中在强度、刚度、疲劳寿命等方面。
然而随着载荷水平的提高和工作环境的变化,飞艇蒙皮材料面临着更为复杂的力学性能问题,如高温下的蠕变、低温下的脆性断裂等。
这些问题的存在严重影响了飞艇的安全性和使用寿命。
本研究旨在通过对飞艇蒙皮材料的力学性能演化规律进行深入探讨,为飞艇的设计和制造提供理论依据和技术支持。
具体来说本研究的意义主要体现在以下几个方面:揭示飞艇蒙皮材料的力学性能演化规律,有助于优化飞艇的结构设计,提高其气动性能和航行稳定性。
通过对比不同类型的飞艇蒙皮材料及其力学性能特点,为飞艇的选材提供科学依据。
专利名称:一种飞艇的蒙皮材料及其制备方法专利类型:发明专利
发明人:不公告发明人
申请号:CN202111188987.0
申请日:20211012
公开号:CN114055887A
公开日:
20220218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种飞艇的蒙皮材料及其制备方法,属于飞艇蒙皮领域,一种飞艇的蒙皮材料及其制备方法,包括一个多层复合膜、一个粘结层、一个承力层与一个焊接层,所述粘结层与焊接层设置于承力层的两侧,所述多层复合膜设置于粘结层相背的一侧,其中所述多层复合膜包含有防护层与阻隔层。
本发明,使蒙皮材料中的防护层与阻隔层一体化设计制备,减少了加工步骤,降低生产成本;原材料现有可控;进一步降低了蒙皮材料的面密度,提高蒙皮材料的综合性能,以更有效地提高承力层与粘结层之间的面结合能,从而使蒙皮材料满足高阻氦和高强度的同时,兼具低面密度和高抗撕裂性能,进而使平流层飞艇的高空服役寿命更长。
申请人:天津新兴东方临近空间航天科技有限公司
地址:300308 天津市滨海新区空港经济区港城大道8号204(13-1号)
国籍:CN
代理机构:东莞市卓易专利代理事务所(普通合伙)
代理人:耿辉
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低成本轻质复合蒙布在飞艇尾翼中的应用宋家奎;石志想【摘要】目的研究一种低成本轻质复合蒙布设计,为中小型飞艇尾翼提供蒙皮材料.方法通过材料选型、连接设计、典型的复合蒙布性能测试.结果实现了该型蒙布在某大型飞艇尾翼中的应用,表现出了良好的力学性能、可靠性与维修性.结论结构质量与同等强度的气囊材料相比约轻30%.同时,该型复合蒙布还可用于飞艇框架结构的装饰,具有较高的使用价值.%Objective To study a low cost and light composite fabric cover design to be used in empennage of middle- and small-sized airships.Methods The research methods including material selection, connection design and typical composite fa-bric cover performance test were used.Results The fabric cover was successfully applied in a large-sized airship empennage and showed excellent mechanical property, high reliability and good maintainability.Conclusion Compared with the gasbag materials of the same strength, its structural weight is 30% lower. Besides, this kind of composite fabric cover can also be used in the decoration of airship frame structure and is of high use value.【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2016(013)006【总页数】5页(P135-139)【关键词】飞艇;尾翼;复合蒙布【作者】宋家奎;石志想【作者单位】中国特种飞行器研究所,湖北荆门 448035;中国特种飞行器研究所,湖北荆门 448035【正文语种】中文【中图分类】TJ04;V274飞艇作为一种依靠浮力的飞行器,相对当前的常规飞行器来说,具备低成本的特点。
飞艇蒙皮材料飞艇是一种能够在大气层中飞行的航空器,通常由气囊和蒙皮构成。
蒙皮材料的选择对飞艇的性能和安全性起着至关重要的作用。
在选择飞艇蒙皮材料时,需要考虑材料的轻量化、耐热性、耐腐蚀性和强度等因素。
首先,轻量化是飞艇蒙皮材料的首要考虑因素。
轻量化材料可以有效减少飞艇的整体重量,从而降低能耗,提高燃油效率。
同时,轻量化材料还可以增加飞艇的载荷能力,提高其飞行性能。
因此,飞艇蒙皮材料通常选择具有较低密度的材料,如碳纤维复合材料和铝合金等。
其次,耐热性是飞艇蒙皮材料的重要考虑因素。
由于飞艇在飞行过程中需要承受高温和高压等极端环境,因此蒙皮材料需要具有良好的耐热性能。
碳纤维复合材料由于其优异的耐热性能和高强度特性,被广泛应用于飞艇蒙皮材料中。
另外,耐腐蚀性也是飞艇蒙皮材料的重要考虑因素。
飞艇在飞行过程中可能遭受到雨水、风沙、紫外线等自然环境的侵蚀,因此蒙皮材料需要具有良好的耐腐蚀性能,以保证飞艇的长期使用寿命。
铝合金由于其良好的耐腐蚀性能和成型加工性能,也成为了飞艇蒙皮材料的主要选择之一。
最后,强度是飞艇蒙皮材料的关键考虑因素。
飞艇在飞行过程中需要承受来自空气动力学和外部环境的各种力,因此蒙皮材料需要具有足够的强度来保证飞艇的结构安全。
碳纤维复合材料由于其高强度和优异的抗拉弯性能,成为了飞艇蒙皮材料的首选之一。
综上所述,飞艇蒙皮材料的选择需要综合考虑轻量化、耐热性、耐腐蚀性和强度等因素。
碳纤维复合材料和铝合金是目前应用较为广泛的飞艇蒙皮材料,它们具有良好的综合性能,能够满足飞艇在飞行过程中的各种需求。
随着材料科学和制造技术的不断进步,相信未来会有更多新型材料应用于飞艇蒙皮中,为飞艇的发展带来新的突破。
平流层飞艇蒙皮材料的研究
顾正铭
【期刊名称】《航天返回与遥感》
【年(卷),期】2007(028)001
【摘要】文章介绍了飞艇蒙皮材料的组成与选择,并对当前平流层飞艇研制中有关材料方面的某些问题,如飞艇主结构层材料的组成与特性、飞艇内外气囊材料的膜材、纤维的配置织法、主结构纤维的涂层前工艺、飞艇气囊膜片的连接等方面进行了分析与介绍.以供在研制平流层飞艇的膜材时作参考.
【总页数】5页(P62-66)
【作者】顾正铭
【作者单位】北京空间机电研究所,北京,100076
【正文语种】中文
【中图分类】V4
【相关文献】
1.PBO基质平流层飞艇蒙皮材料的制备研究 [J], 曹旭;高诚贤
2.平流层飞艇蒙皮材料制备工艺研究 [J], 张士强;王宠;纪雪梅;冯铭竹
3.平流层飞艇蒙皮材料的研究现状 [J], 刘军虎;刘振辉;纪雪梅;王群;冯铭竹;刘贤豪
4.平流层飞艇蒙皮材料粘合剂应用研究 [J], 冯铭竹;高中录;李建平;纪雪梅;田坤;刘贤豪
5.平流层飞艇蒙皮复合织物材料撕裂性能研究 [J], 李帅;陈永霖;肖畅;丁凯;付功义
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近空间飞艇蒙皮复合材料研究进展费川;王梓桥;周秀燕;王非【摘要】近空间飞艇对于情报收集、通讯保障、侦查监视以及空间探测等领域应用潜力巨大.近年来日益受到人们的关注.蒙皮材料作为飞艇的主体结构材料,是发展近空间飞艇的关键因素之一,其性能高低直接影响飞艇的类型、成本及寿命.本文对近年来国内及国外临近空间飞艇蒙皮材料的强度、阻隔性、耐候性和评价手段等方面的研究进行总结,最后提出我国关于飞艇蒙皮材料研究需要考虑的问题.【期刊名称】《纤维复合材料》【年(卷),期】2016(033)003【总页数】3页(P24-26)【关键词】复合材料;飞艇蒙皮;近空间【作者】费川;王梓桥;周秀燕;王非【作者单位】海军驻哈尔滨地区舰船配套代表室,哈尔滨150036;哈尔滨玻璃钢研究院,哈尔滨150036;哈尔滨玻璃钢研究院,哈尔滨150036;哈尔滨玻璃钢研究院,哈尔滨150036【正文语种】中文平流层飞艇是指飞行于大气平流层的飞艇,工作高度一般为18~24 k m左右,主要依靠静升力驻空工作。
由于平流层飞艇在军事侦察、空间预警、通信中继和空间探测等领域的应用优势,近些年来日益受到人们的关注。
蒙皮材料作为飞艇的主体结构材料,其性能的高低直接影响飞艇的应用效能,如浮空高度、持续飞行时间、有效载荷、服役寿命等。
由于飞艇长期工作的地点在平流层这种特殊的环境中,昼夜温差非常大,大气空气稀薄,密度约为0.088 9 kg/m3,仅为地面的1/14,其蒙皮材料必须满足轻质高强、耐候(高低温、湿度、紫外线辐射臭氧等)以及低的面密度和氦气渗透率。
目前各国对飞艇的研究均处于研究阶段,现在没有通用的标准要求,日本研究机构曾提出其中蒙皮材料的面密度<380 g/m2,抗撕裂强度>300 N/cm,氦气渗透率<1L/(m2·24h·0.1 MPa),才有工程应用。
截止目前为止,尚没有一种材料能够满足上述材料性能,飞艇的蒙皮材料属于典型的复合材料,飞艇一般由承重层,阻氦层,耐候层,粘结层,焊接层组成[1],如图1所示。
组员:蔡然1043022063
刘力10430220
临近空间飞艇蒙皮材料
本次主要介绍内容
浮生气体对舰体材料的影响
1
2
临近空间飞艇蒙皮材料的分类和总体性能特点3
临近空间飞艇蒙皮材料各层材料性能特点分析
临近空间飞艇蒙皮材料研究现状
4
我国临近空间飞艇蒙皮材料研究展望
5
临近空间和临近空间飞艇概念
临近空间(Near space)是指距地面20~100公里的空域,由于其重要的开发应用价值而在国际上引起广泛关注。
临近空间飞艇是随着科学技术不断发展起来的一种新型近空间多功能飞行平台。
它不同于飞行在航空层中的飞机、低空飞艇,也不同于工作在低轨道上的卫星,它有非常广泛军事及民用价值,是集高空观察、通信于一体的新颖的通用航天器平台。
因而广受各国科学工作者青睐。
由于平流层飞艇不是低空飞艇,在研制的许多概念上,如工作环境、蒙皮材料、能源、动力推进等关键技术上都是截然不同于低空飞艇,许多方面临着极大的挑战。
其中最首要的问题是飞艇的材料。
平流层飞艇的蒙皮材料必须采用高强度、阻氦气渗漏性能最佳、耐侯性最好的轻质材料,否则无法研制实用的临近空间飞艇。
飞艇是利用轻于空气的气体为介质的浮空器。
轻于空气的气体很多,如甲烷、氮气、氢气、氦气、甚至经过加热的空气。
但要作为平流层飞艇的浮升气体,从目前来看主要是氢气与氦气,平流层飞艇设计工作高度,一般是在18~ 24km左右,由于在该高度的空气密度仅为地面的1/14。
因此,即使携带较少的有效载荷也需要制作很大体积的飞艇,才能胜任。
飞艇选择何种轻质气体作为浮升气体是重要的。
1937年兴登堡D-L129飞艇在美国新泽西州莱克赫斯特基地着陆时着火爆炸, 30多人罹难。
之后,氢气己退出应用于飞艇的历史舞台,美国联邦航空管理局也禁止使用氢气作为飞艇的浮力气体。
但如今科技的发展,浮升气体的用途越来越广,量也越来越大。
因此,许多学者重新提出使用氢气作为飞艇的浮升气体。
应当考虑到,平流层飞艇必竟不是载人的,况且在出现兴登堡飞艇灾难前,用氢气作为工质已经平安地工作在几十艘艇上。
科学的发展,措施的有效,使得使用氢气为工质的飞艇又有了希望。
但使用氢气作为浮升气体,由于氢分子比氦分子更小,对材料的防渗透性能要求将会更高。
临近空间飞艇蒙皮材料的分类和总体性
能特点分析
临近空间飞艇的蒙皮材料要求具有低面密度、较高的力学性能和气体阻隔性能,一般采用多层复合结构,由耐气候层、阻氦层、承力层、粘贴层4种主要层组成。
现代的临近空间飞艇外气囊膜多为层合式复合材料:
对临近空间飞艇的材料要求:不管使用的浮升气体是氢气或氦气,由于飞艇是工作在平流层特殊的环境中,因此对平流层飞艇蒙皮材料都有如下要求。
1)强度要高,因为材料强度取决于飞艇的体积,平流层飞艇蒙皮材料的强度应大于5000 N/ 5cm~6500N/5cm, (按200m级,数十万立方米容积的飞艇,内外压差为3%,安全系数约为113~ 117) ;2)质量要轻, 200g/m2~ 300g/m2,如果过高的材料面密度使飞艇的净浮力极大的丧失,难以升到平流层高度;3)耐环境(耐候性)性能要好,环境因素包括高低温、湿度、超强紫外线辐射、耐臭氧等;4)阻氦气渗漏性能强,不论平流层飞艇采用氢气或氦气为浮升气体,都需长期工作,阻氦气渗漏性能显得十分非常重要、由于氢气分子比氦气分子更小,采用氢气为浮升气体时对材料阻渗漏性能要求会更高,平流层飞艇蒙皮材料阻氦气渗漏性能应为0122
L/m2d1A~ 1114L/m2d1A;5)其它性能,如抗皱折、为保持飞艇外型所需的抗蠕变性能、缝合工艺性及易于修补性能都应当优良。
临近空间飞艇蒙皮材料各层材料性能特点分析
(1)承力层:作为主结构的承力层纤维材料有合成纤维、织物纤维、聚酯龙
、聚乙烯、聚酰亚胺、芳烃聚酰胺以及最近研制成的PBO、PA、PET、PFA
、FEP高强纤维。
根据承重织物层的性能要求,蒙皮主结构材料有聚酯类织物(polyester) ,如Vectran、Mylar、PBO等。
而在这些材料中首选强力重量
比最高材料是PBO。
PBO它是一种新型聚酯纤维,全名为聚苯并恶唑( Poly
-Benzol -Oxy-lene)。
PBO有超过所有其他纤维的比强度和比刚度值,前途
显得非常光明。
PBO显示出非常高的耐热性,并有特别高的热稳定性(6000C~ 7000C范围开始热解),还有非常好的抗蠕变性、耐化学和耐磨损性能。
目前
PBO纤维己被日本东洋纺公司以Zylon(基龙)商品名生产,上海交通大学也己小
试成功,中试正在进行中。
PBO因具有轻质高强、高弹性模量、高比强、高比刚
度,尺寸稳定性好的特点,已在许多应用领域中发挥了很大作用,并形成了这些材
料的特有市场。
PET(聚乙稀对苯二酸酯)商品名为Mylar是属于聚酯纤维的一
种现代高性能膜,也适用于做内囊膜。
它具有轻质高强,在-70e~ 150e范围内
可维持稳定的能性状态。
膜密度1138g/cm3。
伸长率50%~ 130% ,强度
172 N/mm2,模量约318 Gpa。
该图
为电镜下
的PBO
纤维
临近空间飞艇蒙皮材料各层材料性能特点分析
(2)阻氦层:阻氦层、抗老化层和表面层都可用涂层浸泡或薄膜复合
材料。
常用的有Tedlar、聚亚胺酯、PVDF(聚偏二氟乙烯)薄膜、EVOH(乙烯-乙烯醇聚合物)、聚乙烯、聚酯、PVC。
其中Tedlar可用
15~ 20年,抗渗透率、抗霉菌性能都高,典型外气囊膜渗透氦气约012
L/m21d1A~ 1114L/m21d1A。
采用阻氦层PVDC膜EVAL膜有更好
的性能,它耐酸、碱、难溶,并且可以在很宽的温度范围内使用,具有非常好的光稳定性,是作为耐环境气候层的理想材料。
替代Tedlar的内囊材
料可选择聚氯乙烯,但性能稍差。
轻质阻氦材料技术,也可用于层间融。
(3)粘接层:粘接层是用于飞艇材料内承力结构的粘接、纤维基布各
涂层以及面层之间的胶粘剂胶合层,胶粘剂胶合主要的化合物有聚亚胺
酯和聚碳酸酯,聚亚胺酯比较便宜,而聚碳酸酯抗紫外线能力强,适用于外膜。
涂覆粘接剂不仅用于层材间不同层之间的层合,同时用于膜片焊合缝,涂覆剂的粘着力强弱反映膜片的焊接强度。
目前可以选为粘接剂的
材料非常有限。
杜邦公司的弹性聚酯Hytrel,已作为粘接剂应用在艇膜
材料的粘接上。
临近空间飞艇蒙皮材料各层材料性能特点
分析
(4)耐气候层:(防老化层、耐环境层)耐气候层主要是防紫外线辐射,目前还没有非常理想的防老化材料。
高分子氟化物是目前耐环境最好的材料,但它也必须添加防老化剂,以避免紫外线通过氟化层伤害到艇膜的内层材料。
选用聚偏二氟乙烯PFDF、聚氟乙烯PVF膜(Tedlar) ,在耐弯折、耐磨损、自洁性方面都有不错的表现。
用PVF涂层的膜具有轻质、高强、弹性系数大,尺寸稳定、伸长变形小、自洁性好、还有气密性优的特点。
目前国内外防老化层也有使用TPU,它也有良好的热封强度、柔韧性,和耐高低温性能。
但对内层纤维的防老化还要靠添加耐老化的添加剂来完成。
耐气候层结构耐气候层结构薄膜一般都设置于在飞艇外层。
31212 飞艇的内气囊材料飞艇的膜材包括外囊和调节飞行高度艇体平衡的内气囊。
两者具有不同的要求,外气囊膜材应具有强力高、比高强(强度与面密度之比)、高模量、高比刚度(模量与密度之比),抗老化力强,抗撕裂、抗氦渗透和低蠕变特性。
所需膜材的极限抗拉强度决定了适用于制造飞艇可能达到的最大直径。
高比强的膜材使飞艇的重量最轻。
而膜材的其它因素会影响飞艇的使用寿命。
高比刚度可使飞艇的变形小,蠕变小。
而飞艇内的调节气囊应具有极高的阻氦气渗透、柔韧抗弯、耐磨性好、轻质、强度适中。
高阻氦渗透可减少氦气损耗,减小与空气的混合机会,从而延长飞艇的在位工作时间。
由于内气囊常在外气囊内晃荡。
因此材料耐磨性就显得十分重要。
由于内外气囊之间无压差,内气囊膜的受力很小,因此强度要求不高,可以稍低。
内气囊膜用超薄型聚酯或尼龙纤维薄纱(Mylar),双面涂层聚乙烯,表面层
国际上没有专门
的实验测试标准
国内提供的材料质量和综合性能有待提高
美国和欧洲也大多采用日本开发的材料临近空间飞艇蒙皮材料研究现状
国内可以自己提供
临近空间飞艇蒙皮材料国内相关研究已开展多年日本处于技术领先状态
我国临近空间飞艇蒙皮材料研究展望 临近空间飞艇的发展对艇膜材料的性能要求大大地提高了一步,但国内对临近空间飞艇蒙皮材料的研究起步较晚,目前只有为数不多的几家单位在研制。
产品在环境适应性、质量稳定性和应用性能上和国外成品蒙皮材料存在一定差距。
为了缩小国内外蒙皮材料差距,建议从基础、技术和生产三条途径开展工作:通过理论和技术基础研究为未来提高蒙皮性能提供方法和手段;通过关键技术攻关掌握高性能蒙皮材料实现的技术途径和细节;通过生产条件建设和集成复合工艺设计与优化研究保证蒙皮材料性能稳定性。