專利名稱：飛行器管道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飛行器管道，所述管道尤其被安裝在承受高溫的 區(qū)域，例如飛行器的電動(dòng)機(jī)區(qū)域。
背景技術(shù)：
飛行器的電動(dòng)機(jī)區(qū)域有無(wú)數(shù)的管道來(lái)引導(dǎo)不同的液體，所有這些 管道被稱作管道系統(tǒng)。
考慮到在飛行器運(yùn)營(yíng)成本中碳?xì)淙剂喜糠终加泻艽蟮谋戎?，制?商們趨于減小飛行器重量來(lái)減少燃料消耗，特別是使用復(fù)合材料來(lái)制 造管道系統(tǒng)部分。
這些復(fù)合材料含有各種纖維，尤其是碳纖維、石墨纖維、玄武巖 纖維、芳族聚酸胺纖維或玻璃纖維，這些纖維例如被浸入一些有機(jī)樹(shù) 脂基中，這些樹(shù)脂例如是環(huán)氧樹(shù)脂，熱塑樹(shù)脂或熱固樹(shù)脂。根據(jù)情況， 這些纖維可以制成織物形式或無(wú)紡層的形式。
為了今后的使用，這些纖維通常會(huì)被涂層。實(shí)際上，在纖維制造 過(guò)程中，這些纖維的表面情況會(huì)被破壞從而損壞了有機(jī)樹(shù)脂的粘附性。 此外，例如在編織纖維時(shí)，未加工的纖維的操作是很困難的，因?yàn)橐?些小纖維會(huì)從主纖維束中脫離。同樣地，干燥的纖維也被處理以恢復(fù) 表面情況，并接著涂上一層有利于化學(xué)粘附的有機(jī)樹(shù)脂。這個(gè)涂抹涂 層的過(guò)程被稱為上膠。這些上膠的商業(yè)用纖維是平滑的且備于使用。
用于對(duì)纖維和環(huán)氧樹(shù)脂實(shí)施上膠的工業(yè)技術(shù)已被發(fā)展。掌握和使
用這些技術(shù)能夠得到可與等效的金屬相媲美的纖維管件制作成本。
此外，這些復(fù)合材料制成的管件具有至少和金屬管件 一樣的機(jī)械
特性且明顯比后者更輕。
然而，用于制成管道系統(tǒng)管件的復(fù)合材料在 一 些條件下使用時(shí)是
有問(wèn)題的，尤其上述管件被安裝在承受高溫的區(qū)域時(shí)，例如高于500。C的區(qū)域。在發(fā)動(dòng)機(jī)周圍的管道系統(tǒng)尤其如此。在此溫度下，這些含有 有機(jī)樹(shù)脂的復(fù)合材料管道會(huì)喪失它們的機(jī)械性能且變成多孔，這個(gè)多 孔現(xiàn)象導(dǎo)致上述管道喪失可靠性。
發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常會(huì)考慮在高溫情況下復(fù)合材料管道的可靠性 缺失，例如通過(guò)加入擋板阻隔熱量，來(lái)限制高溫向管道方向蔓延。然 而，這個(gè)解決方案并不能令人滿意，這是因?yàn)樗拱l(fā)動(dòng)機(jī)布局變得復(fù) 雜且導(dǎo)致使用復(fù)合材料管道帶來(lái)重量減輕的好處被額外增加的擋板抵 消殆盡。
從安全原因考慮，這些管道會(huì)疊加布置，即也被稱為內(nèi)管的一主
管道IO被布置在一第二管道12的內(nèi)側(cè)，這個(gè)第二管道也被稱為外管，
如圖1所示。因此即使內(nèi)管出現(xiàn)泄漏，在第二管道中的液體循環(huán)仍會(huì)
持續(xù)給裝置供給。
當(dāng)復(fù)合材料被用于制作內(nèi)管10時(shí)，它被安置在用鈦制作的外管
12內(nèi)，從而來(lái)保護(hù)內(nèi)管，尤其在高溫時(shí)。
然而，由于如下原因，這個(gè)解決方案也不能令人滿意
用于外管的鈦使得在管道系統(tǒng)中產(chǎn)生了額外重量和額外花費(fèi)。
此外，在設(shè)計(jì)時(shí)，由于內(nèi)外管的不同機(jī)械性能和不同結(jié)構(gòu)，使得
用于內(nèi)外管的不同材料的裝配會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)問(wèn)題。這樣，就需要預(yù)先設(shè)
計(jì)一個(gè)系統(tǒng)14來(lái)補(bǔ)償管道和系統(tǒng)之間連接或固定的復(fù)雜的相對(duì)位移 (平移和轉(zhuǎn)動(dòng))，以考慮在兩個(gè)管道之間的膨脹差異。所有這些因素
都使管道系統(tǒng)變得復(fù)雜，導(dǎo)致了維修更復(fù)雜且時(shí)間更長(zhǎng)，并使系統(tǒng)重
量增力口。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的就是提供一種用于在高溫下保證飛行器可靠 性的管道來(lái)改善現(xiàn)有技術(shù)的不利。
為此，本發(fā)明涉及一種安裝在飛行器管道系統(tǒng)中的管道，其特征 在于它由 一種含有纖維加強(qiáng)的礦物聚合物樹(shù)脂基的復(fù)合材料構(gòu)成。


4結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的下述描述將顯現(xiàn)本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，
其中
-圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)給出的管道系統(tǒng)的縱剖圖，包括含有有機(jī)
樹(shù)脂的復(fù)合材料內(nèi)管和鈦的外管；以及
-圖2是根據(jù)本發(fā)明給出的管道系統(tǒng)一個(gè)部件的縱剖圖，包括含 有礦物聚合物樹(shù)脂基的復(fù)合材料內(nèi)外管。
具體實(shí)施例方式
在圖2中，20表示安裝在飛行器管道系統(tǒng)上的一個(gè)部件。本發(fā)明 描述的是應(yīng)用在飛行器電動(dòng)機(jī)區(qū)域的管道系統(tǒng)，因?yàn)檫@類管道系統(tǒng)是 最具有說(shuō)服力的，尤其在溫度方面。在灼熱情況下，管道系統(tǒng)要承受 高于500。C的溫度。
然而，本發(fā)明不局限于此應(yīng)用，也可用于飛行器的其他管道。 管道系統(tǒng)的這個(gè)部件20保證了液體從一端22向另一端24的流 動(dòng)。每一端22或24都和其他部件相連，例如管道系統(tǒng)的另一個(gè)部件， 一個(gè)供液或產(chǎn)生液體的裝置。
管道系統(tǒng)的這個(gè)部件包含了至少 一個(gè)保證液體流動(dòng)的管道26。 根據(jù)本發(fā)明，管道26由一種含有纖維加強(qiáng)的礦物聚合物樹(shù)脂基的 復(fù)合材料構(gòu)成。
為了獲得可以在高溫下保持機(jī)械性能的材料，使用了礦物聚合物 樹(shù)脂(xSi02，A102)，這里1.75^50。
有利地，可以利用由Cordi-g6opolymdre公司生產(chǎn)的名為MEYEB
的商業(yè)樹(shù)脂。
至于礦物聚合物樹(shù)脂，可以是一種礦物聚合物樹(shù)脂或多種礦物聚 合物樹(shù)脂混合物。
根據(jù)這些應(yīng)用，纖維可以有不同斷面和由不同材料制成，例如碳 纖維，石墨纖維，玄武巖纖維，芳族聚酸胺纖維或玻璃纖維。
這些纖維可以是編織的、非編織的或疊層結(jié)構(gòu)的形式。
在自然狀態(tài)下，碳是一種含有毛刺的線狀材料。為了今后的使用， 這些纖維通常會(huì)被涂層。實(shí)際上，在纖維制造過(guò)程中，這些纖維的表面情況會(huì)被破壞從而損壞了有機(jī)樹(shù)脂的粘附性。此外，例如在編織纖 維時(shí)，未加工的纖維操作是很困難的，因?yàn)橐恍┬±w維會(huì)從主纖維束 中脫離。同樣地，干燥的纖維也被處理以恢復(fù)表面情況，并接著涂上 一層有利于化學(xué)粘附的有機(jī)樹(shù)脂。這個(gè)涂抹涂層的過(guò)程被稱為上膠。 這些上膠的商業(yè)用纖維是平滑的且備于使用。
相比于上膠后的纖維質(zhì)量，膠料的使用的量相對(duì)較少，僅為1%。 另外，用于上膠的有機(jī)樹(shù)脂特性由于生產(chǎn)廠商不同而不同。
為了增加礦物聚合物樹(shù)脂和纖維之間更好的粘合性，清洗部分膠 料的過(guò)程是必要的，因?yàn)檫@些有機(jī)樹(shù)脂和礦物聚合物樹(shù)脂是不親和的。
用化學(xué)或熱處理方式去除膠料可廣泛用于商業(yè)編織樹(shù)脂。
根據(jù)一種實(shí)施方式，去除膠料的方法是進(jìn)行加熱處理，這種加熱 是把纖維加熱到足以熱降解樹(shù)脂的溫度，使得纖維不再粘合樹(shù)脂。更 有利地，是在惰性氣體環(huán)境下進(jìn)行熱處理。
這種處理過(guò)程可以對(duì)大多數(shù)商業(yè)纖維進(jìn)行處理，只要針對(duì)上膠后 的纖維適當(dāng)調(diào)整溫度和/或溫度循環(huán)過(guò)程就可以了 。 一個(gè)相對(duì)較快的熱 處理過(guò)程在幾分鐘左右。
用于上膠的樹(shù)脂熱降解溫度接近于碳纖維的氧化溫度，這就決定 了纖維的溫度和/或溫度循環(huán)過(guò)程。實(shí)際上，纖維的過(guò)度降解會(huì)嚴(yán)重?fù)p 壞已有產(chǎn)品的特性。
通常地，在清膠處理循環(huán)結(jié)束時(shí)，纖維降解循環(huán)就開(kāi)始了。
為了在令人滿意的粘附性和纖維有限的降解之間得到更好的平
衡，要清除50%到90%的膠料。
為了確定加熱溫度，需要對(duì)樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。由于采用了一個(gè)結(jié)合 (或不結(jié)合)質(zhì)譜學(xué)的熱解質(zhì)量分析(ATG),能夠確定用于膠料的 混合物成分，和確定去除膠料質(zhì)量的處理的起始和結(jié)束溫度。
熱處理包括在惰性氣體環(huán)境下加熱產(chǎn)品，同時(shí)要控制好由熱解質(zhì) 量分析過(guò)程確定的托架上平均爐溫。質(zhì)量損耗的最終檢觀'J可以驗(yàn)證整 個(gè)過(guò)程的有效性。
根據(jù)另一個(gè)操作的模式，清洗膠料的處理可以由化學(xué)處理來(lái)實(shí)現(xiàn)， 尤其利用一種溶劑。
6首先，確定用于膠料的合成物成分是必要的，這是為了確定選擇 溶劑。這個(gè)鑒別過(guò)程可以用熱解質(zhì)量分析來(lái)得到?；瘜W(xué)方法相對(duì)于手 工更筒單且至少需要一次溶劑浴，例如用二氯曱烷溶劑。這個(gè)處理的 持續(xù)時(shí)間由用于膠料的合成物確定。
為了減少處理時(shí)間，以在令人滿意的粘附性和纖維有限的降解之
間得到更好的平衡，要去除50%到90%的膠料。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特性，為了更好地浸潤(rùn)纖維，可以用為樹(shù)脂 體積3%至7%的水來(lái)改善上述樹(shù)脂的稠度，從而得到在纖維中樹(shù)脂的 均勻流動(dòng)。這個(gè)額外加水量參照樹(shù)脂生產(chǎn)商提供的樹(shù)脂中的含水量來(lái)確定。
由纖維加強(qiáng)的礦物聚合物樹(shù)脂基制成的管道26可以承受高溫，同 時(shí)保持機(jī)械和結(jié)構(gòu)特性以及孔隙率。與先前管道在高溫時(shí)孔隙率變大 不同，根據(jù)本發(fā)明制成的管道的孔隙率可以允許是不漏水的。
根據(jù)各種變化改進(jìn)，管道26可以具有(或不具有)一個(gè)圓形截面， 并包括筆直部分和/或彎曲部分。
根據(jù)一種實(shí)施方式，管道系統(tǒng)的這個(gè)部件包括兩個(gè)管道，被稱為 內(nèi)管的第一管道26安裝在被稱為外管的第二管道28內(nèi)，這兩個(gè)管道 由含有纖維加強(qiáng)的礦物聚合物樹(shù)脂基的復(fù)合材料制成，且兩個(gè)管道最 好同心放置。這個(gè)結(jié)構(gòu)使得在內(nèi)管漏液情況下的管道系統(tǒng)更加安全可 靠，液體總會(huì)由第二管道28傳送。
這種用相同材料預(yù)先制成的兩個(gè)管道，可以簡(jiǎn)化管道設(shè)計(jì)，因?yàn)?不需考慮提供裝置來(lái)補(bǔ)償相對(duì)位移，在使用由不同膨脹系數(shù)的材料制 成的管道時(shí)可能會(huì)發(fā)生這種相對(duì)移位。此外，使用涂覆了礦物聚合物 樹(shù)脂基的碳纖維制成的管道可以減少元件的尺寸變化，碳不會(huì)膨脹， 這樣各個(gè)端部的連接裝置就被簡(jiǎn)化了 。
權(quán)利要求
1.一種安裝在飛行器管道系統(tǒng)中的管道，其特征在于，所述管道由一種含有纖維加強(qiáng)的礦物聚合物樹(shù)脂基的復(fù)合材料構(gòu)成。
2. 如權(quán)利要求1所述的安裝在飛行器管道系統(tǒng)中的管道，其特征 在于，所述管道由浸潤(rùn)過(guò)礦物聚合物樹(shù)脂(xSi02,A102)的碳纖維的 復(fù)合材料制成，這里1.75^^50。
3. 如權(quán)利要求2所述的安裝在飛行器管道系統(tǒng)中的管道，其特征 在于，所述纖維在浸入礦物聚合物樹(shù)脂之前至少部分地清膠。
4. 如前述任一權(quán)利要求所述的飛行器管道系統(tǒng)，該管道系統(tǒng)至少 含有一個(gè)管道。
5. 如權(quán)利要求4所述的飛行器管道系統(tǒng)，其特征在于，所述管道 系統(tǒng)包括兩個(gè)管道，該管道由一種含有纖維加強(qiáng)的礦物聚合物樹(shù)脂基 的復(fù)合材料制成，在稱為內(nèi)管的第一管道(26)內(nèi)流動(dòng)液體，所述內(nèi) 管(26)安裝在被稱為外管的第二管道(28)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種安裝在飛行器(20)管道系統(tǒng)中的管道(26)，其特征在于它由一種含有纖維加強(qiáng)的礦物聚合物樹(shù)脂基的復(fù)合材料構(gòu)成。
文檔編號(hào)F16L9/18GK101553681SQ200780027792
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2007年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月4日
發(fā)明者瑪麗·雅澤特, 阿蘭·波特 申請(qǐng)人:法國(guó)空中巴士公司