本發(fā)明涉及航空設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及囊體蒙皮的制作方法、囊體及應(yīng)用該囊體的浮空器。

背景技術(shù)：

由于技術(shù)和認(rèn)識(shí)上的原因，臨近空間的戰(zhàn)略價(jià)值直到最近幾年才引起世界各國的重視也因其顯著特點(diǎn)和潛在的軍民兩用價(jià)值而成為各國研究的熱點(diǎn)。很多國家目前正紛紛投入大量的經(jīng)費(fèi)，積極開展臨近空間飛行器的技術(shù)與應(yīng)用研究。目前的臨近空間飛行器主要為浮空器，該浮空器包括一個(gè)用于提供浮力的囊體及囊體下方懸掛的吊艙。囊體一般由多層的復(fù)合材料制成，多層材料中包括載荷承力層、氣密層、防護(hù)層以及用于粘接上述三層結(jié)構(gòu)黏結(jié)層，現(xiàn)有技術(shù)的囊體通常采用層壓法制作，首先在載荷承力層、氣密層及防護(hù)層浸涂液態(tài)膠體材料，然后多層層疊并加熱加壓使膠體固化后并粘結(jié)三個(gè)功能層。然而，在此制作工藝中，浸涂液態(tài)膠體材料的步驟較為煩瑣，且膠體的流動(dòng)性容易導(dǎo)致膠體涂布不均勻，導(dǎo)致囊體的品質(zhì)下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述缺陷，本發(fā)明旨在提供一種制程簡單且品質(zhì)高的囊體蒙皮制作方法、囊體以及采用該囊體的浮空器。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種囊體蒙皮的制作方法，包括步驟：制備載荷承力層的預(yù)浸料，包括：制備膠膜，在纖維材料層相對(duì)表面分別設(shè)置該膠膜，并通過預(yù)壓成型工藝將該纖維材料層和其表面的膠膜形成預(yù)浸料；將該預(yù)浸料、氣密層及防護(hù)層依次層疊并熱壓，使膠膜固化，從而使該預(yù)浸料形成該載荷承力層，形成包括載荷承力層、氣密層及防護(hù)層的囊體蒙皮。

在一實(shí)例中，在纖維材料層相對(duì)表面分別設(shè)置該膠膜，并通過預(yù)壓成型工 藝將該纖維材料層和其表面的膠膜形成預(yù)浸料的方法包括：將膠體材料加入真空攪拌機(jī)中，并加入填料，在真空的狀態(tài)下，真空攪拌機(jī)對(duì)其內(nèi)的膠體材料和填料進(jìn)行攪拌，直至攪拌均勻；然后將膠體材料與填料的混合物放入熱熔膠機(jī)中，使膠體材料熱熔；在一纖維材料層的相對(duì)的兩個(gè)表面分別設(shè)置該含有填料的熱熔的膠體材料，形成膠膜；將兩表面形成有膠膜的纖維材料層放置于預(yù)壓成型機(jī)內(nèi)進(jìn)行預(yù)壓成型，形成預(yù)浸料。

在一實(shí)例中，在將該預(yù)浸料、氣密層及防護(hù)層依次層疊并熱壓的步驟中，熱壓溫度范圍為80-180℃，壓力范圍為0.1-1Mpa。

在一實(shí)例中，在真空攪拌機(jī)對(duì)其內(nèi)的膠體材料和填料進(jìn)行攪拌的步驟中，攪拌溫度范圍為35-45℃。

在一實(shí)例中，在將膠體材料與填料的混合物放入熱熔膠機(jī)中，使膠體材料熱熔的步驟中，溫度控制在70-90℃的范圍之內(nèi)。

在一實(shí)例中，在將兩表面形成有膠膜的纖維材料層放置于預(yù)壓成型機(jī)內(nèi)進(jìn)行預(yù)壓成型的步驟中，該預(yù)壓成型的溫度范圍為80-100℃。

在一實(shí)例中，該填料包括抗氧化劑。

在一實(shí)例中，該抗氧化劑為氧化鋅或二氧化鈦。

在一實(shí)例中，該纖維材料層的材料為滌綸纖維、芳綸纖維或PBO纖維。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于浮空器的囊體，該囊體由如上所述的方法形成的囊體蒙皮制作而成。

在一實(shí)例中，所述囊體的形狀為母線為弧形的軸對(duì)稱體。

在一實(shí)例中，該軸對(duì)稱體為圓球體或水滴狀。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種浮空器，包括：如上所述的囊體；連接于囊體頂端的拉網(wǎng)，該拉網(wǎng)向該囊體的底端延伸；底部掛裝結(jié)構(gòu)，連接于拉網(wǎng)的一端；吊艙，連接于該底部掛裝結(jié)構(gòu)的下方；及太陽能電池板，連接于該吊艙。

在一實(shí)例中，該浮空器還包括設(shè)置于底部掛裝結(jié)構(gòu)與該吊艙之間的桁架，以及設(shè)置于桁架相對(duì)兩端的螺旋槳。

在本實(shí)施例中，該載荷承力層預(yù)浸料熱壓后形成，在囊體蒙皮熱壓前，無需浸涂膠體材料，工藝簡單；且預(yù)浸料的膠體材料經(jīng)熱壓時(shí)，膠體的受力和流 動(dòng)更加均勻，囊體蒙皮的品質(zhì)更佳。

附圖說明

在結(jié)合以下附圖閱讀本發(fā)明公開的實(shí)施例的詳細(xì)描述之后，更能夠更好地理解本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)。

圖1是本發(fā)明的一方面的囊體蒙皮的剖面示意圖。

圖2是制作如圖1所示的囊體蒙皮的流程圖。

圖3是圖1中的囊體的剖面示意圖。

圖4是采用了如圖3所示的囊體的浮空器的立體示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。注意，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例描述的諸方面僅是示例性的，而不應(yīng)被理解為對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍進(jìn)行任何限制。

請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明第一實(shí)施例的囊體蒙皮100的多層結(jié)構(gòu)示意圖。該囊體蒙皮100包括依次層疊設(shè)置的載荷承力層21、氣密層22及防護(hù)層23。在該囊體蒙皮100形成囊體(如圖3所示的囊體200)時(shí)，該防護(hù)層23位于囊體200的外側(cè)，該載荷承力層21位于囊體200的內(nèi)側(cè)。

如圖2所示，該囊體蒙皮100的制作方法如下：

步驟101：制備載荷承力層21的預(yù)浸料，具體如下：

將膠體材料加入真空攪拌機(jī)中，并加入填料，在真空的狀態(tài)下，真空攪拌機(jī)對(duì)其內(nèi)的膠體材料和填料進(jìn)行攪拌，直至攪拌均勻，攪拌溫度控制在35-45℃范圍內(nèi)；然后將膠體材料與填料的混合物放入熱熔膠機(jī)中，溫度控制在70-90℃的范圍之內(nèi)，使膠體材料熱熔；其次，在一纖維材料層211的相對(duì)的兩個(gè)表面分別設(shè)置該含有填料的熱熔的膠體材料，形成膠膜；將兩表面形成有膠膜的纖維材料層211放置于預(yù)壓成型機(jī)內(nèi)進(jìn)行預(yù)壓成型，形成預(yù)浸料，即載荷承力層21的預(yù)浸料。此步驟中，預(yù)壓成型的溫度控制在80-100℃的范圍內(nèi)。該預(yù)浸料包括纖維材料層211及分別設(shè)置于纖維材料層211相對(duì)兩表面的膠膜212。

本步驟中，該膠體材料可以為熱塑性聚氨酯，該填料可以包括抗氧化劑， 如氧化鋅或二氧化鈦等；該預(yù)浸料纖維材料層的材料可以為滌綸纖維、芳綸纖維或PBO(Poly-p-phenylene benzobisoxazole，聚對(duì)苯撐苯并二噁唑)纖維等。

步驟102：將載荷承力層21的預(yù)浸料、氣密層22及防護(hù)層23依次層疊并熱壓，形成囊體蒙皮100。本步驟中，熱壓溫度范圍為80-180℃,壓力0.1-1Mpa。

本步驟中，熱壓后，載荷承力層21的預(yù)浸料與氣密層22通過纖維材料層211與氣密層22之間的膠膜212相互粘結(jié)，氣密層23與防護(hù)層23之間通過熱壓后產(chǎn)生的分子作用力相互粘接。膠膜212在熱壓后固化，使載荷承力層21的預(yù)浸料最終形成載荷承力層21。

該囊體蒙皮100用于制作浮空器的囊體，該浮空器可以是對(duì)流層浮空器或平流層浮空器，當(dāng)囊體蒙皮100應(yīng)用于平流層浮空器時(shí)則更有優(yōu)勢(shì)。

該氣密層22用于隔離氣體，其可以是一個(gè)隔氣涂層或一層隔氣薄膜，隔氣薄膜可以為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚偏二氯乙烯(PVDC)或乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)。該防護(hù)層23設(shè)置在囊體200的外層，用于防紫外線輻射，該防護(hù)層23可以為聚氟乙烯(PVF)膜(Tedlar)或含氧化鋅的熱塑性聚氨酯。當(dāng)然，該氣密層22與防護(hù)層23之間還可以涂覆黏結(jié)劑，形成黏結(jié)層，以更好地將氣密層22與防護(hù)層23相互結(jié)合，該黏結(jié)層一般使用的多為聚酯類、聚醚類或聚氨酯類黏結(jié)劑。

在本實(shí)施例中，該載荷承力層21預(yù)浸料熱壓后形成，在囊體蒙皮100熱壓前，無需浸涂膠體材料，工藝簡單；且預(yù)浸料的膠體材料經(jīng)熱壓時(shí)，膠體的受力和流動(dòng)更加均勻，囊體蒙皮100的品質(zhì)更佳。

請(qǐng)參閱圖3，為本發(fā)明第二實(shí)施例的囊體200的示意圖，本實(shí)施例中，該囊體200的形狀為圓球體。本實(shí)施例中的囊體200由第一實(shí)施例中的囊體蒙皮100制作而成。

可以理解的是，囊體200的形狀也可以為水滴狀等其他母線為弧形的軸對(duì)稱體，并不以本實(shí)施例為限。當(dāng)然，該囊體200也可以為飛艇的囊體。

請(qǐng)參閱圖4，為本發(fā)明第三實(shí)施例的浮空器300的示意圖，該浮空器300可以為對(duì)流層浮空器或平流層浮空器，當(dāng)浮空器300為平流層浮空器時(shí)則更有優(yōu)勢(shì)。該浮空器300包括第二實(shí)施例的囊體200、拉網(wǎng)30、底部掛裝結(jié)構(gòu)32、 吊艙34以及太陽能電池板(圖未示)。拉網(wǎng)30的材料可以采用鍍鋁薄膜包裹的高強(qiáng)度芳綸，拉網(wǎng)30包括多條縱向加強(qiáng)筋301，自囊體200的頂部即兩極的其中之一沿測地線向囊體200的底部即兩極中另外一個(gè)方向延伸，且該多條縱向加強(qiáng)筋301以該囊體200的頂端中心對(duì)稱。該底部掛裝結(jié)構(gòu)32與該囊體200的底部相鄰且連接于該多條縱向加強(qiáng)筋301的一端。該吊艙34通過多條連接索繩37連接于該底部掛裝結(jié)構(gòu)32。該吊艙34用于裝載航電設(shè)備、飛行控制裝置、通信裝置等。該太陽能電池板連接于該吊艙34，以向浮空器300提供其正常運(yùn)行所需能源，本實(shí)施例中，該太陽能電池板吊掛于該吊艙34的下方。

在其它可選的實(shí)施方式中，該浮空器200還可以包括桁架結(jié)構(gòu)和緩沖結(jié)構(gòu)，桁架結(jié)構(gòu)連接于囊體200與吊艙34之間，該桁架結(jié)構(gòu)的相對(duì)兩端分別還可以分別連接驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)(圖未示)如螺旋槳；緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)置于吊艙的下方，用于浮空器200落地時(shí)的緩沖，以防止浮空器200發(fā)生損傷。

本發(fā)明實(shí)施例的浮空器300的囊體200的載荷承力層21采用多層纖維的結(jié)構(gòu)，則可使載荷承力層具有較高的強(qiáng)度；而PBO作為“21世紀(jì)的超級(jí)纖維”具有超高的比強(qiáng)度和比模量，從而使得載荷承力層具有更高的強(qiáng)度，進(jìn)而增加了浮空器300的使用壽命。

提供之前的描述是為了使本領(lǐng)域中的任何技術(shù)人員均能夠?qū)嵺`本文中所描述的各種方面。但是應(yīng)該理解，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)，而不應(yīng)被限定于以上所解說實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)和組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可以對(duì)各實(shí)施例進(jìn)行各種變動(dòng)和修改，這些變動(dòng)和修改也落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。