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3D打印飞机蒙皮的散热或除冰组件

时间:2019-01-12 22:43 来源:未知 作者:中国3D打印网 阅读:
极光尔沃

       根据百度百科飞机蒙皮是指包围在飞机骨架结构外且用粘接剂或铆钉固定于骨架上,形成飞机气动力外形的维形构件。飞机蒙皮与骨架所构成的蒙皮结构具有较大承载力及刚度,而自重却很轻,起到承受和传递气动载荷的作用。蒙皮承受空气动力作用后将作用力传递到相连的机身机翼骨架上,受力复杂,加之蒙皮直接与外界接触,所以不仅要求蒙皮材料强度高、塑性好,还要求表面光滑,有较高的抗蚀能力。

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       目前的飞机常见的蒙皮有金属蒙皮,复合材料层压蒙皮、夹层蒙皮和整体壁板等。在飞机蒙皮的散热方面,根据3D科学谷的市场研究,国内中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所在应用3D打印技术方面,做了一些研究和探索工作。

block 3D打印实现一体化结构

目前国、内外飞机环境控制系统中主要有以下两种:

空气-液体热交换器

(简称:空-液热交换器)——采用冲压进气道、利用冲压空气对来自电子设备的热流体进行冷却降温,目前国、内外多数飞机采用这种形式。

缺点:空-液热交换器体积较大、高度较高(通常大于100㎜),冲压进气道和冲压空气对飞机产生较大的气动阻力,冲压进气道内的空气对飞机有较大的燃油代偿损。

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空气-空气蒙皮热交换器

(简称:空气蒙皮热交换器)——热空气在飞机外蒙皮和机身结构之间的夹层中流动时,利用飞机与环境空气的相对速度对热空气进行冷却降温。

缺点:空气-空气蒙皮热交换器的换热能力、制冷效果远不如空气-液体蒙皮热交换器(简称:液体蒙皮热交换器)。

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     西安飞机设计研究所研究的蒙皮热交换器的外层散热单元与内层散热单元采用3D打印整体成型。其中,外层散热单元外表面、外层散热单元内表面及多个外层散热隔板采用3D打印整体成型。内层散热单元外表面、内层散热单元内表面及多个内层散热隔板采用3D打印整体成型,通过3D打印实现一体化的结构,提高了整体强度。

    这是一种双层飞机蒙皮热交换器,包含外层散热单元和内层散热单元,外层散热单元与内层散热单元之间设置有空气通道,外层散热单元设置有外层散热微通道,内层散热单元设置有内层散热微通道,换热效率高,可减少集中热辐射和雷达热反射面积,可以满足飞机隐身性能要求。 这种双层飞机蒙皮热交换器安装在机身蒙皮外表面,利用空气带走液体的热量,减小了系统对飞机的燃油代偿损失。

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     航空航天器中热负荷的有效管理也受到导热碳纤维复合材料和其他导热非金属材料用于飞机结构构件和飞机蒙皮的趋势的影响。为了减轻体重使用了更多的复合材料,许多常见的复合材料具有比金属(例如铝)更低的导热性。

     热管理系统包括与热活性装置热连通的微通道组件,微通道组件可以是倾斜微通道组件,S通道组件或波状翅片组件。3D打印技术在制造这些复杂的组件方面具有明显的优势。

       而关于在飞机蒙皮外表面3D打印组件,美国Sunlight Products提出了3D打印防冰组件。而另外一家公司,THALES则是提出了安装在飞机蒙皮上的平面设备加热回路,该热力回路具有闭合回路用于传热液体的循环,传热流体循环的闭合回路是具有空部分的管状通道。闭合回路包括与飞行器的功能元件相关联的蒸发器。而通过3D打印-增材制造方法来制造探头,和管状通道。

(责任编辑:中国3D打印网)

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