适用于飞行器减阻的纳米光洁表面处理方法及系统与流程

本发明属于飞行器表面减阻设计，具体地，涉及一种适用于飞行器减阻的纳米光洁表面处理方法及系统，尤其是一种适用于高速飞行器表面纳米光洁处理方法。

背景技术：

1、飞行器在飞行时会产生巨大阻力，严重影响其飞行性能。飞行时的阻力可分为激波阻力和摩擦阻力，其中，摩擦阻力约占总阻力的50％。阻力越大，意味着其消耗燃料越多，有效载荷越少，射程越小。因此，减小飞行器阻力是其研制过程中必须考虑的一项内容。

2、在降低飞行器摩擦阻力方面，目前国内、外飞行器减阻结构设计通常通过改变飞行器表面结构，例如增加狭缝，设置多孔材料等方法。

3、专利文献《基于多孔介质的高超声速飞行器减阻方法》(cn104149970a)公开了利用多孔材料降低高速飞行器表面的摩擦阻力；专利文献《一种用于高超声速飞行器减阻的狭缝平行吹气方法》(cn112758309a)公开了通过在飞行器表面加工狭缝达到减阻的目的。专利文献《新型高速表面减阻结构》(cn102777450a)采用轮轴和转动体减阻；专利文献《飞行器减阻装置》(cn103183126a)公开了采用带孔的外壳在飞行器表面形成空气界面，减少与大气层气体的摩擦。

4、上述现有技术一方面加工制造较困难，在已成型的飞行器表面较难施工；另一方面通过引入一些减阻结构，可能会对飞行器表面的热防护造成严重影响，例如狭缝和多孔材料引起的涡流可能会造成飞行器热密封问题。

5、因此，针对现有技术的缺陷，需要一种在不改变飞行器表面结构的情况下实现高速飞行器减阻的方法。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于飞行器减阻的纳米光洁表面处理方法及系统。

2、根据本发明提供的一种适用于飞行器减阻的纳米光洁表面处理方法，包括：

3、步骤s1：对表面的操作部位进行喷砂处理；

4、步骤s2：对操作部位划分条带；

5、步骤s3：根据条带确定扫描路径；

6、步骤s4：根据条带及目标粗糙度确定激光功率、扫描速率和离焦量，制定激光策略；

7、步骤s5：根据激光策略抛光加工；

8、步骤s6：清洁抛光加工后的表面。

9、优选地，所述步骤s2中采用间隔式条带的方式进行抛光加工。

10、所述间隔式条带为纳米光洁条带。

11、所述纳米光洁条带为设定间隔的小条带，排布设置在飞行器的表面。

12、所述划分为将操作部分等分，按照纳米光洁条带/非纳米光洁条带/纳米光洁条带的方式间隔排布。

13、优选地，所述等分为十等分。

14、所述纳米光洁条带的宽度为5cm。

15、所述飞行器的表面为飞行器的头锥、翼、舵面和机身表面。

16、优选地，所述步骤s3中所述扫描路径为激光抛光的扫描路径，扫描方向为倾斜梯度最小的方向。

17、所述步骤s4的激光策略中使用两个激光器进行激光扫描。

18、所述两个激光器为高功率脉冲激光器和低功率连续激光器。

19、所述操作部位为翼、舵面表面的全区域，头锥、机身表面的局部区域。

20、优选地，所述目标粗糙度为1μm及以下。

21、所述激光功率为60w。

22、所述扫描速率为4.5mm/min。

23、所述离焦量为0。

24、所述激光策略中扫描间距为75μm，在翼和舵面表面的全区域进行抛光加工，在头锥、机身表面采用间隔式条带的方式进行抛光加工。

25、根据本发明提供的一种适用于飞行器减阻的纳米光洁表面处理系统，包括：

26、模块m1：对表面的操作部位进行喷砂处理；

27、模块m2：对操作部位划分条带；

28、模块m3：根据条带确定扫描路径；

29、模块m4：根据条带及目标粗糙度确定激光功率、扫描速率和离焦量，制定激光策略；

30、模块m5：根据激光策略抛光加工；

31、模块m6：清洁抛光加工后的表面。

32、优选地，所述模块m2中采用间隔式条带的方式进行抛光加工。

33、所述间隔式条带为纳米光洁条带。

34、所述纳米光洁条带为设定间隔的小条带，排布设置在飞行器的表面。

35、所述划分为将操作部分等分，按照纳米光洁条带/非纳米光洁条带/纳米光洁条带的方式间隔排布。

36、优选地，所述等分为十等分。

37、所述纳米光洁条带的宽度为5cm。

38、所述飞行器的表面为飞行器的头锥、翼、舵面和机身表面。

39、优选地，所述模块m3中所述扫描路径为激光抛光的扫描路径，扫描方向为倾斜梯度最小的方向。

40、所述模块m4的激光策略中使用两个激光器进行激光扫描。

41、所述两个激光器为高功率脉冲激光器和低功率连续激光器。

42、所述操作部位为翼、舵面表面的全区域，头锥、机身表面的局部区域。

43、优选地，所述模块m4中所述目标粗糙度为1μm及以下。

44、所述激光功率为60w。

45、所述扫描速率为4.5mm/min。

46、所述离焦量为0。

47、所述激光策略中扫描间距为75μm，在翼和舵面表面的全区域进行抛光加工，在头锥、机身表面采用间隔式条带的方式进行抛光加工。

48、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

49、1、本发明解决了高速飞行的飞行器在不改变结构的情况下实现了降低气动阻力，工艺操作简单可行。

50、2、本发明采用纳米光洁度处理的方法，具有增加航程和降低气动热的效果。

51、3、本发明的表面处理方法能够在无攻角的情况下将高速飞行器的表面摩阻降低40％以上。

技术特征：

1.一种适用于飞行器减阻的纳米光洁表面处理方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的适用于飞行器减阻的纳米光洁表面处理方法，其特征在于，所述步骤s2中采用间隔式条带的方式进行抛光加工；

3.根据权利要求2所述的适用于飞行器减阻的纳米光洁表面处理方法，其特征在于，所述等分为十等分；

4.根据权利要求1所述的适用于飞行器减阻的纳米光洁表面处理方法，其特征在于，所述步骤s3中所述扫描路径为激光抛光的扫描路径，扫描方向为倾斜梯度最小的方向；

5.根据权利要求1所述的适用于飞行器减阻的纳米光洁表面处理方法，其特征在于，所述步骤s4中所述目标粗糙度为1μm及以下；

6.一种适用于飞行器减阻的纳米光洁表面处理系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的适用于飞行器减阻的纳米光洁表面处理系统，其特征在于，所述模块m2中采用间隔式条带的方式进行抛光加工；

8.根据权利要求7所述的适用于飞行器减阻的纳米光洁表面处理系统，其特征在于，所述等分为十等分；

9.根据权利要求6所述的适用于飞行器减阻的纳米光洁表面处理系统，其特征在于，所述模块m3中所述扫描路径为激光抛光的扫描路径，扫描方向为倾斜梯度最小的方向；

10.根据权利要求6所述的适用于飞行器减阻的纳米光洁表面处理系统，其特征在于，所述模块m4中所述目标粗糙度为1μm及以下；

技术总结
本发明提供了一种适用于飞行器减阻的纳米光洁表面处理方法及系统，包括：对表面的操作部位进行喷砂处理；对操作部位划分条带；根据条带确定扫描路径；根据条带及目标粗糙度确定激光功率、扫描速率和离焦量，制定激光策略；根据激光策略抛光加工；清洁抛光加工后的表面。本发明采用纳米光洁度处理的方法，解决了高速飞行的飞行器在不改变结构的情况下实现了降低气动阻力，工艺操作简单可行，在无攻角的情况下将高速飞行器的表面摩阻降低40％以上，具有增加航程和降低气动热的效果。

技术研发人员：陈俊铭,许泉,许斌,刘广,刘拓,许自然,华洲,张迪
受保护的技术使用者：上海机电工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17