【摘 要】
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飞行器天线罩位于飞行器头部,集防热、承载、抗蚀和透波等多功能于一体。飞行器的巡航速度和机动性能的提高对天线罩提出了更高的要求。现有针刺结构复合材料的面内和层间性能难以满足高超声速飞行等复杂环境下的服役要求,本课题以此为背景进行针刺/簇绒耦合增强复合材料设计制备与表征评价的研究。提出了针刺/簇绒耦合增强预制体新结构,设计了Ⅰ型层间断裂韧性实验、Ⅱ型层间剪切实验和拉伸实验的针刺/簇绒缝合方案,开展了轨
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飞行器天线罩位于飞行器头部,集防热、承载、抗蚀和透波等多功能于一体。飞行器的巡航速度和机动性能的提高对天线罩提出了更高的要求。现有针刺结构复合材料的面内和层间性能难以满足高超声速飞行等复杂环境下的服役要求,本课题以此为背景进行针刺/簇绒耦合增强复合材料设计制备与表征评价的研究。提出了针刺/簇绒耦合增强预制体新结构,设计了Ⅰ型层间断裂韧性实验、Ⅱ型层间剪切实验和拉伸实验的针刺/簇绒缝合方案,开展了轨迹规划研究,编写了机器人可执行程序,使用机器人制备了针刺/簇绒耦合增强预制体,通过RTM工艺制备了针刺/簇绒耦合增强复合材料。研究了针刺/簇绒耦合增强复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性,研究结果表明:与针刺复合材料相比,针刺/簇绒耦合增强复合材料的层间性能最大提高了248.53%,当簇绒植入量和簇绒缝合间隔相同时,簇绒头长越长,Ⅰ型层间断裂韧性的最大破坏载荷值越大,当簇绒缝合间隔和簇绒头长相同时,簇绒植入量越大,最大破坏载荷值越大,层间性能越好。建立了Ⅰ型层间断裂韧性双内聚区模型,模拟的载荷位移曲线与实验的载荷位移曲线趋势一致,最大破坏载荷的误差率在2.9%以内。研究了针刺/簇绒耦合增强复合材料的Ⅱ型层间剪切性能,研究结果表明:与针刺复合材料相比,针刺/簇绒耦合增强复合材料的层间性能最大提高了108.93%,当簇绒植入量相同时,簇绒缝合间隔越小,最大破坏载荷值越大,层间剪切强度越大;当簇绒缝合间隔相同时,簇绒植入量越大,最大破坏载荷值越大,层间剪切强度也越大。建立了Ⅱ型层间剪切双内聚区模型,模拟的载荷位移曲线与实验的载荷位移曲线趋势一致,最大破坏载荷的误差率在3.76%以内。开展了针刺/簇绒耦合增强复合材料的拉伸性能研究,结果表明:与针刺复合材料相比,针刺/簇绒耦合增强复合材料的面内拉伸性能最大降低了10.98%,通过改变簇绒缝合工艺参数可以减小簇绒对面内拉伸性能的影响,其中300tex,簇绒头长5mm的簇绒缝合参数对性能的影响最小。
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