平流層浮空器蒙皮的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及浮空器制造技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種平流層浮空器蒙皮。
【背景技術(shù)】
[0002]平流層浮空器是隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展起來(lái)的一種新型近空間多功能飛行平臺(tái)。它不同于飛行在航空層中的飛機(jī)、低空浮空器，也不同于工作在低軌道上的衛(wèi)星，它有非常廣泛軍事及民用價(jià)值，例如在導(dǎo)彈防御、反恐、通信、遙感、空間觀測(cè)和大氣測(cè)量等方面都具有極大的應(yīng)用價(jià)值。
[0003]蒙皮作為浮空器的主要結(jié)構(gòu)，其性能的高低直接影響了浮空器的應(yīng)用性能。平流層浮空器飛行高度一般在18?24km附近，該區(qū)域空氣稀薄，密度大約是地表空氣密度的1-14，太陽(yáng)光的輻照強(qiáng)度要比低空環(huán)境強(qiáng)很多。而蒙皮接收太陽(yáng)光照射的部分的升溫速率較快，如果沒(méi)有良好的導(dǎo)熱性，便極易導(dǎo)致蒙皮中的氣體因?yàn)槭軣岵痪鶆蚨l(fā)生局部漲破。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種平流層浮空器蒙皮，以解決現(xiàn)有技術(shù)中平流層浮空器蒙皮導(dǎo)熱性差而容易在太陽(yáng)光的照射下局部漲破的問(wèn)題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種平流層浮空器蒙皮，其依序包括耐候?qū)?、第一阻氣層及承力層；其中，第一阻氣層包括石墨?樹(shù)脂層，具有第一表面和遠(yuǎn)離第一表面的第二表面；以及位于石墨烯-樹(shù)脂層的第一表面上的第一鍍鋁層，和/或位于石墨烯-樹(shù)脂層的第二表面上的第二鍍鋁層。
[0006]進(jìn)一步地，石墨稀-樹(shù)脂層為石墨稀-PET層。
[0007]進(jìn)一步地，石墨稀-PET層的厚度為15?35 μ m。
[0008]進(jìn)一步地，平流層浮空器蒙皮還包括設(shè)置于承力層遠(yuǎn)離第一阻氣層一側(cè)的第二阻氣層，第二阻氣層為石墨烯-熱塑性聚氨酯膠層。
[0009]進(jìn)一步地，第二阻氣層的厚度范圍為8?35 μπι。
[0010]進(jìn)一步地，耐候?qū)訛镋TFE層，和/或承力層為PBO織物層或芳綸纖維織物層。
[0011]進(jìn)一步地，耐候?qū)拥暮穸确秶鸀?0?50 μm，承力層的厚度范圍為80?200 μπι。
[0012]進(jìn)一步地，第一阻氣層與承力層之間還設(shè)置有氣凝膠層。
[0013]進(jìn)一步地，耐候?qū)优c第一阻氣層之間還設(shè)置有第一膠層；和/或第一阻氣層與氣凝膠層之間還設(shè)置有第二膠層；和/或氣凝膠層與承力層之間還設(shè)置有第三膠層。
[0014]進(jìn)一步地，第一膠層為熱塑性聚氨酯層；和/或第二膠層為熱塑性聚氨酯層；和/或第三膠層為熱塑性聚氨酯層。
[0015]本實(shí)用新型提供了一種平流層浮空器蒙皮，該平流層浮空器蒙皮中，以石墨烯-樹(shù)脂層作為第一阻氣層的主體結(jié)構(gòu)層，并在石墨烯-樹(shù)脂層的第一表面和/或與第一表面相對(duì)應(yīng)的第二表面上引入鍍鋁層。石墨烯具有較高的導(dǎo)熱率，以石墨烯-樹(shù)脂層作為第一阻氣層的主體結(jié)構(gòu)層，能夠明顯提高平流層浮空器蒙皮的整體導(dǎo)熱性能。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，石墨烯-樹(shù)脂層表面的鍍鋁層能夠?qū)⒋蟛糠值奶?yáng)光反射掉，而未被反射的太陽(yáng)光能夠借助高導(dǎo)熱率的石墨烯-樹(shù)脂層被傳導(dǎo)至整個(gè)蒙皮，從而達(dá)到整體快速散熱的目的。這就有利于防止蒙皮中的氣體被局部加熱，降低蒙皮因內(nèi)部氣體受熱不均而發(fā)生局部漲破的幾率。同時(shí)，石墨烯的加入還能夠提高蒙皮的整體力學(xué)性能。另外，石墨烯具有二維片狀結(jié)構(gòu)，以石墨烯-樹(shù)脂層作為第一阻氣層的主體結(jié)構(gòu)層，還有利于提高蒙皮的阻氣性能?？傊?，以上各方面的因素均有利于提高平流層浮空器蒙皮的穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0016]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0017]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式中平流層浮空器蒙皮的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施方式中平流層浮空器蒙皮的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的又一種實(shí)施方式中平流層浮空器蒙皮的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型的又一種實(shí)施方式中平流層浮空器蒙皮的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0021]圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型的又一種實(shí)施方式中平流層浮空器蒙皮的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0023]正如【背景技術(shù)】部分所介紹的，現(xiàn)有的平流層浮空器采用的蒙皮的導(dǎo)熱性較差，易在太陽(yáng)光的照射下發(fā)生局部漲破。為了解決這一問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種平流層浮空器蒙皮，其依序包括耐候?qū)?10、第一阻氣層120及承力層130 ;其中，如圖1所示，第一阻氣層120包括石墨烯-樹(shù)脂層121，其具有第一表面和遠(yuǎn)離第一表面的第二表面，以及位于石墨烯-樹(shù)脂層121的第一表面上的第一鍍鋁層122 ;或者，如圖2所示，第一阻氣層120包括石墨烯-樹(shù)脂層121，以及位于石墨烯-樹(shù)脂層121的第二表面上的第二鍍鋁層123 ;或者，如圖3所示，第一阻氣層120包括石墨烯-樹(shù)脂層121，以及位于石墨烯-樹(shù)脂層121的第一表面上的第一鍍鋁層122和位于石墨烯-樹(shù)脂層121的第二表面上的第二鍍鋁層123。
[0024]上述第一阻氣層120的第一表面是指第一阻氣層120靠近耐候?qū)?10的表面，上述第一阻氣層120的第二表面是指第一阻氣層120遠(yuǎn)離耐候?qū)?10的表面。
[0025]本文中的術(shù)語(yǔ)“石墨烯-樹(shù)脂層”是指石墨烯作為填料分散在樹(shù)脂中形成的復(fù)合層；同樣地，“石墨烯-PET層”均是指石墨烯作為填料分散在PET中形成的復(fù)合層。
[0026]本實(shí)用新型所提供的上述平流層浮空器蒙皮中，以石墨烯-樹(shù)脂層121作為第一阻氣層120的主體結(jié)構(gòu)層，并在石墨烯-樹(shù)脂層121的第一表面和/或與第一表面相對(duì)應(yīng)的第二表面上引入鍍鋁層。石墨烯具有較高的導(dǎo)熱率，單層石墨烯材料的導(dǎo)熱系數(shù)可以高達(dá)5300W/(m.K)，且當(dāng)其厚度為0.335nm時(shí)，楊氏模量可高達(dá)lTPa，斷裂強(qiáng)度高達(dá)130GPa。以石墨烯-樹(shù)脂層121作為第一阻氣層120的主體結(jié)構(gòu)層，能夠明顯提高平流層浮空器蒙皮的整體導(dǎo)熱性能。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，石墨烯-樹(shù)脂層121表面的鍍鋁層能夠?qū)⒋蟛糠值奶?yáng)光反射掉，而未被反射的太陽(yáng)光輻射熱量能夠借助高導(dǎo)熱率的石墨烯-樹(shù)脂層121被傳導(dǎo)至整個(gè)蒙皮，從而達(dá)到整體快速散熱的目的。這就有利于防止蒙皮中的氣體被局部加熱，降低蒙皮因內(nèi)部氣體受熱不均而發(fā)生局部漲破的幾率。同時(shí)，石墨烯的加入還能夠提高蒙皮的整體力學(xué)性能。另外，石墨烯具有二維片狀結(jié)構(gòu)，以石墨烯-樹(shù)脂層121作為第一阻氣層120的主體結(jié)構(gòu)層，還有利于提高蒙皮的阻氣性能。總之，以上各方面的因素均有利于提高平流層浮空器蒙皮的穩(wěn)定性。
[0027]本實(shí)用新型提供的這種平流層浮空器蒙皮，只要以石墨烯-樹(shù)脂層121作為第一阻氣層120的主體結(jié)構(gòu)層，就能夠提高蒙皮的整體導(dǎo)熱性能。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，石墨稀-樹(shù)脂層121為石墨稀-PET層。以石墨稀-PET層作為石墨稀-樹(shù)脂層121，相當(dāng)于在鍍鋁PET阻氣層的PET本體中加入了石墨烯。相較于其他石墨烯-樹(shù)脂層，在鍍鋁PET阻氣層的PET本體中加入石墨烯，還有利于減輕蒙皮的重量，無(wú)需單獨(dú)增加石墨烯改性層，在固定的層數(shù)下即可使蒙皮具有更好的導(dǎo)熱性能和阻氣性能。同時(shí)，石墨烯-PET層相較于其他石墨烯-樹(shù)脂層具有更好的粘附性，作為第一阻氣層的主體結(jié)構(gòu)層能夠進(jìn)一步提高蒙皮的穩(wěn)定性。
[0028]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇石墨烯-PET層的具體厚度。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述石墨稀-PET層的厚度范圍為15?35 μπι。石墨稀-PET層的厚度控制在上述范圍內(nèi)，能夠使蒙皮具有較高導(dǎo)熱性能、較高阻氣性能的基礎(chǔ)上兼具較輕的質(zhì)量。優(yōu)選地，石墨烯-PET層中石墨稀的含量?jī)?yōu)選為10?35wt%。
[0029]在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖4所示，平流層浮空器蒙皮還包括設(shè)置于承力層130遠(yuǎn)離第一阻氣層120 —側(cè)的第二阻氣層140，第二阻氣層140為石墨烯-熱塑性聚氨酯膠層。在利用蒙皮形成浮空器的囊體后，第二阻氣層140位于囊體內(nèi)側(cè)，作為氣體阻隔的第一層屏障，其能夠有效防止氣體泄漏。即使有少部分氣體從第二阻氣層140泄漏，在到達(dá)第一阻氣層120時(shí)也會(huì)被進(jìn)一步阻擋。因此，第二阻氣層140與第一阻氣層120的共同作用，由內(nèi)而外形成了強(qiáng)大的氣體阻隔屏障，極大地增加了囊體的氣密性。而以石墨烯-熱塑性聚氨酯膠層作為第二阻氣層140，由于石墨烯獨(dú)特的二維片狀結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)第二阻氣層140的氣體阻隔性能，使蒙皮形成的囊體具有更加優(yōu)異的阻氣性。優(yōu)選地，第二阻氣層140的厚度范圍為8?35 μ m。此外，石墨烯-熱塑性聚氨酯膠層中的石墨烯的含量?jī)?yōu)選為10 ?35wt%。
[0030]在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，耐候?qū)?10為ETFE層，和/或承力層130為PBO織物層或芳綸纖維織物層。乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)的使用溫度范圍廣，在零下65°C?150°C之間，其脆化溫度更是低至零下100°C，并具有很好的耐輻射性能和較高的抗剪切強(qiáng)度。以ETFE層作為平流層浮空器蒙皮的耐候?qū)?，能夠大幅提高平流層浮空器蒙皮的耐候性能。而聚?duì)苯撐苯并雙惡唑(PBO)纖維作