一种飞机轻质防火墙结构及其制备方法与流程

本发明涉及飞行器热防护，具体涉及一种飞机轻质防火墙结构及其制备方法。

背景技术：

1、飞行器发动机、辅助动力设备、燃烧引燃器等部位作为典型的热动力机械，长时间工作于高温高压环境下，电缆线路接头多，燃油、滑油和液压油的管路错综盘绕，容易引发火灾。应用防火结构可封闭潜在的易燃物，并阻止其进入火警区和着火区，防止火焰传到关键结构件引起灾难性的后果，因此，防火结构对于飞行器安全性水平至关重要。

2、飞行器防火墙结构通常选取不锈钢、钛合金等耐高温的金属材料，并与防火阻燃材料结合，以确保在载荷的作用下能够保证防火墙不会被火焰烧穿，但这种结构形式重量较大，现代航空为了节能环保，对减重有着严苛的要求，亟需开发新型的轻质防火墙结构。

3、目前飞行器防火墙一般是由耐高温金属材料或金属基材结合防火阻燃材料构成，普遍存在重量较重的问题。飞机防火墙结构采用单一不锈钢、钛合金等金属材料时会设计特殊结构构型来进行减重及增强结构件的疲劳寿命。专利cn109018298a公布了一种带内部流道的飞机防火墙隔热板结构，主要是以内部微桁架，表部的外皮和内流管道设置，起到支撑维型的作用。内部微桁架的结构减轻了结构的重量，内流管道不仅能引入冷却物质进行降温隔热，还能起到最佳的稳定性。但这种结构仅使用耐高温的金属材料，耐温上限不高，使用区域具有局限性，且钛合金等在高温作用下材料性能会有所下降。飞机防火墙结构采用金属基材结合防火阻燃材料时，如专利cn211001866u公布了一种通用飞机发动机舱防火墙结构，其由不锈钢薄板、耐火树脂、高岭棉和耐高温玻璃纤维铺层组成，防火和隔热性能好，强度和刚度高，同时具备安装发动机支架的功能。但该防火墙结构仅采用高温密封剂进行边缘密封，内部纤维层容易松动，可靠性不高。专利cn112812737a公布了一种添加耐高温阻燃有机硅密封剂的飞机防火墙结构，将其与金属基材结合，可实现1100℃火焰燃烧30分钟后不会穿透，钛合金板背温不超过250℃，铝合金板背温不超过200℃。但普遍密封剂的密度较高，约为0.8g/cm3，且每侧涂覆3.2mm才能满足防火需求，整体重量较重。防火阻燃材料的密度、防火性能、隔热性能、与金属基板的匹配度都会对防火墙结构整体产生影响，因此，开发高性能的新型防火阻燃材料具有重大的价值。

4、因此，发明人提供了一种飞机轻质防火墙结构及其制备方法。

技术实现思路

1、(1)要解决的技术问题

2、本发明实施例提供了一种飞机轻质防火墙结构及其制备方法，解决了传统飞行器防火墙重量重、结构复杂的技术问题。

3、(2)技术方案

4、本发明提供了一种飞机轻质防火墙结构，包括支撑板、防火层和表面保护层，所述防火层包裹于所述支撑板，所述表面保护层包裹于所述防火层；其中，所述支撑板为镂空结构，所述防火层为纤维材料、气凝胶材料及泡沫材料中的至少一种，所述表面保护层为纤维布和/或高温金属箔。

5、进一步地，所述支撑板为铝合金、钛合金、陶瓷基复合材料及碳基复合材料中的至少一种。

6、进一步地，所述支撑板的厚度为0.5～100mm。

7、进一步地，单侧的所述防火层的厚度为0.5～50mm。

8、进一步地，单侧的所述表面保护层的厚度为0.05～30mm。

9、本发明还提供了一种飞机轻质防火墙结构的制备方法，包括以下步骤：

10、将防火层材料基材、去离子水、粘结剂、分散剂按照预设比例分散，获得均匀的分散液；

11、将所述分散液注射到模具中进行冷冻；

12、冷冻完成后，在冷冻固体上放入支撑板，再注入分散液，进行所述支撑板与所述分散液的原位冷冻；

13、将冷冻后的固体进行干燥处理，获得防火层；

14、利用表面保护层将所述防火层进行包覆并缝合或粘接，得到飞机轻质防火墙结构。

15、进一步地，所述分散剂为聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯中的任一种。

16、进一步地，所述粘结剂为硅溶胶及硅铝溶胶中的任一种。

17、进一步地，所述分散液中粘结剂：防火层材料基材：分散剂：去离子水的质量配比为(1～100)：(1～100)：(1～50)：1000。

18、进一步地，缝合线为碳纤维、氧化铝纤维、玻璃纤维、石英纤维、凯夫拉纤维、芳纶纤维及高温合金纤维中的一种或多种混合编织而成的纤维线。

19、(3)有益效果

20、综上，本发明通过耐高温轻质的防火层包裹支撑板，并在表面添加表面保护层构成，既满足防火及隔热要求，同时大幅度降低了防火墙结构的重量，具有耐磨性，结构可靠。

技术特征：

1.一种飞机轻质防火墙结构，其特征在于，包括支撑板(1)、防火层(2)和表面保护层(3)，所述防火层(2)包裹于所述支撑板(1)，所述表面保护层(3)包裹于所述防火层(2)；其中，所述支撑板(1)为镂空结构，所述防火层(2)为纤维材料、气凝胶材料及泡沫材料中的至少一种，所述表面保护层(3)为纤维布和/或高温金属箔。

2.根据权利要求1所述的飞机轻质防火墙结构，其特征在于，所述支撑板(1)为铝合金、钛合金、陶瓷基复合材料及碳基复合材料中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的飞机轻质防火墙结构，其特征在于，所述支撑板(1)的厚度为0.5～100mm。

4.根据权利要求1所述的飞机轻质防火墙结构，其特征在于，单侧的所述防火层(2)的厚度为0.5～50mm。

5.根据权利要求1所述的飞机轻质防火墙结构，其特征在于，单侧的所述表面保护层(3)的厚度为0.05～30mm。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的飞机轻质防火墙结构的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的飞机轻质防火墙结构的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯中的任一种。

8.根据权利要求6所述的飞机轻质防火墙结构的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为硅溶胶及硅铝溶胶中的任一种。

9.根据权利要求6所述的飞机轻质防火墙结构的制备方法，其特征在于，所述分散液中粘结剂：防火层材料基材：分散剂：去离子水的质量配比为(1～100)：(1～100)：(1～50)：1000。

10.根据权利要求6所述的飞机轻质防火墙结构的制备方法，其特征在于，缝合线为碳纤维、氧化铝纤维、玻璃纤维、石英纤维、凯夫拉纤维、芳纶纤维及高温合金纤维中的一种或多种混合编织而成的纤维线。

技术总结本发明涉及飞行器热防护技术领域，具体涉及一种飞机轻质防火墙结构及其制备方法。其包括支撑板、防火层和表面保护层，防火层包裹于支撑板，表面保护层包裹于防火层；其中，支撑板为镂空结构，防火层为纤维材料、气凝胶材料及泡沫材料中的至少一种，表面保护层为纤维布和/或高温金属箔。该飞机轻质防火墙结构及其制备方法的目的是解决传统飞行器防火墙重量重、结构复杂的问题。技术研发人员：田响宇,张博,唐雅薇,刘彦珂,周粮受保护的技术使用者：中国航空制造技术研究院技术研发日：技术公布日：2024/6/13