CN116946354A - 耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构 - Google Patents
耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116946354A CN116946354A CN202310755222.3A CN202310755222A CN116946354A CN 116946354 A CN116946354 A CN 116946354A CN 202310755222 A CN202310755222 A CN 202310755222A CN 116946354 A CN116946354 A CN 116946354A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat
- composite material
- resistant
- proof
- ablation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
- B64C1/40—Sound or heat insulation, e.g. using insulation blankets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
- B64C1/40—Sound or heat insulation, e.g. using insulation blankets
- B64C1/403—Arrangement of fasteners specially adapted therefor, e.g. of clips
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
本发明提供了一种耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构，包括舱体表面向外依次设置的缓冲层、隔热复材以及防热复材，还包括固定装置，所述舱体自其表面向外延伸有凸台，所述固定装置与所述凸台配合固定所述防热复材。本发明通过机械结构将防热复材和隔热复材可靠连接在舱体外表面，既可以有效发挥防热复材的耐冲刷和耐烧蚀性能，又可以充分发挥隔热复材导热系数低的性能优势；既保证了飞行器气动外形的连续性，也保证了最大效果的隔热性能，可适应多种热环境及载荷环境，能灵活兼顾异型飞行器的不规则外形要求以及为适应不同热环境下防隔热变厚度设计要求。
Description
技术领域
本发明涉及高速飞行器热防护技术领域，具体地，涉及一种耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构。
背景技术
高速飞行器在飞行过程中由于空气摩擦的作用以及激波等影响下，飞行器表面温度会急剧升高，并通过热传导方式向飞行器内部传热，对飞行器内部设备及人员工作造成重大影响，因此需要通过结构设计将舱内温度控制在可接受范围内。
目前复材热防护大多采用通过烧蚀性材料的化学反应带走热量的方式，来实现降低飞行器内部温度的目的。飞行过程中，气流强烈的冲刷作用可能会改变飞行器的气动外形，因此对于防热材料和结构的耐烧蚀抗冲刷性能有较高要求。
目前结构防隔热技术主要有两种路径：
1)防热材料和隔热材料两种结构预制件制备好后，在成型过程中通过针织、胶水或其他溶剂结合成一体；这对于材料间的层间结合力要求以及胶水的耐温性能要求较高；
2)防隔热材料一体化，同一种材料兼具防热和隔热功能；这类材料往往密度比较高，导热系数相对于第一种路径较高。
因此有必要提出一种新的防隔热结构，既可以有效发挥防热材料的耐冲刷和耐烧蚀性能，又可以充分发挥轻质隔热材料导热系数低的性能优势，并且将这两种材料可靠连接的物理结构，来解决目前的防隔热难题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构。
根据本发明提供的一种耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构,包括舱体表面向外依次设置的缓冲层、隔热复材以及防热复材，还包括固定装置，所述舱体自其表面向外延伸有凸台，所述固定装置与所述凸台配合固定所述防热复材。
优选地，所述固定装置包括转接件和螺钉，所述转接件靠近所述凸台的一端为圆柱端，远离所述凸台的一端为空心柱端，所述圆柱端插入所述凸台的内部且二者通过螺纹配合紧固连接，所述螺钉插入所述空心柱端的内部且二者通过螺纹配合紧固连接。
优选地，所述固定装置包括螺钉，所述螺钉插入所述凸台的内部且二者通过螺纹配合紧固连接。
优选地，所述螺钉包括金属沉头螺钉或者复材沉头螺钉，所述螺钉的外端能够压紧所述防热复材。
优选地，所述防热复材包括碳纤维板或高硅氧酚醛，所述防热复材的厚度在3～5mm之间，所述防热复材的厚度占所述多材料夹层防热结构总厚度的10％。
优选地，所述隔热复材的材料包括导热系数低于0.1W/(m.k)的隔热材料，所述隔热复材包括气凝胶、刚性隔热瓦，所述隔热复材的厚度占所述多材料夹层防热结构总厚度的80％以上。
优选地，所述缓冲层材料的延伸率不小于150％～200％，所述缓冲层的材料包括橡胶。
优选地，所述缓冲层通过胶水粘接在所述舱体的外侧壁上，所述所述隔热复材通过胶水粘接在所述缓冲层的外侧。
优选地，所述固定装置远离所述舱体的一端嵌入所述防热复材的内部，所述固定装置的外侧设置有填充物。
优选地，当所述舱体与所述隔热复材二者热膨胀系数性能相差不超过200％时，所述舱体与所述隔热复材之间不设置所述缓冲层。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明通过机械结构将防热复材和隔热复材可靠连接在舱体外表面，既可以有效发挥防热复材的耐冲刷和耐烧蚀性能，又可以充分发挥隔热复材导热系数低的性能优势；既保证了飞行器气动外形的连续性，也保证了最大效果的隔热性能，可适应多种热环境及载荷环境，能灵活兼顾异型飞行器的不规则外形要求以及为适应不同热环境下防隔热变厚度设计要求。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明主要体现实施例中耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构的示意图；
图2为本发明主要体现变化例1中耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构的示意图。
图中所示：
舱体1 缓冲层2 隔热复材3
防热复材4 转接件5 和螺钉6
填充物7
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例
如图1所示，根据本发明提供的一种耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构，包括自舱体1表面向外依次设置的缓冲层2、隔热复材3以及防热复材4，还包括固定装置，舱体1自其表面向外延伸有凸台，固定装置与凸台配合固定防热复材4。
防热复材4包括碳纤维板、高硅氧酚醛等耐温耐冲刷能力强的材料，主要起到防烧蚀耐冲刷的作用，可以有效保持舱体1外型面气动外形，防热复材4可以根据需要设计厚度尺寸，一般设计厚度在3～5mm之间，防热复材4的厚度占多材料夹层防热结构总厚度的10％。
隔热复材3的材料包括导热系数低于0.1W/m.k的隔热材料，隔热复材3主要包括气凝胶、刚性隔热瓦等隔热材料，主要起到隔绝热源的作用，隔热复材3可以根据需要设计厚度尺寸，一般设计厚度占多材料夹层防热结构总厚度的80％以上。
缓冲层2是为了匹配舱体1和隔热复材3在高温下的延伸率不匹配的情况，缓冲层2材料的延伸率不小于150％～200％，缓冲层2的材料可以选择橡胶类材质。
优选的，缓冲层2通过胶水粘接在舱体1的外侧壁上，隔热复材3通过胶水粘接在缓冲层2的外侧。
固定装置包括转接件5和螺钉6，转接件5靠近凸台的一端为圆柱端，远离凸台的一端为空心柱端，圆柱端插入凸台的内部且二者通过螺纹配合紧固连接，螺钉6插入空心柱端的内部且二者通过螺纹配合紧固连接。螺钉6包括金属沉头螺钉或者复材沉头螺钉，螺钉6的外端能够压紧防热复材4。
为了兼顾较高的连接强度以及较低的导热系数，可以根据需要设计舱体1上凸台的高度，凸台高度最高可以与防热复材4外型面齐平，最低可以与舱体1壁面型面齐平。与之相对应的，可以灵活设计隔热复材2避让孔的尺寸，保证了复材层与层之间的可靠连接。
本申请在成型时，根据需要将缓冲层2和隔热复材3用胶水依次粘接到舱体1上，将转接件5通过螺纹连接到舱体1上，将防热复材4安装到隔热复材3外侧，再用螺钉6将防热复材4固定到转接件5上，同时起到维持气动外形的作用。
本申请通过机械结构将防热复材4和隔热复材3可靠连接在舱体1外表面，既可以有效发挥防热复材4的耐冲刷和耐烧蚀性能，又可以充分发挥隔热复材3导热系数低的性能优势。既保证了飞行器气动外形的连续性，也保证了最大效果的隔热性能，可适应多种热环境及载荷环境，能灵活兼顾异型飞行器的不规则外形要求以及为适应不同热环境下防隔热变厚度设计要求。
变化例1
基于实施例，为了保持更好的气动外形，以及防止出现螺钉6的外端部在高温下烧蚀的问题，防热复材4上的螺钉槽设计成局部下沉，固定装置远离舱体1的一端嵌入防热复材4的内部，固定装置的外侧设置有填充物7来保证螺钉6的连接可靠性，一般采用防热腻子填充螺钉6头部的方式。
变化例2
基于实施例，根据舱体1、隔热复材3、防热复材4三者之间的变形匹配性，可以取消缓冲层2的存在。当舱体1与隔热复材3二者在常温及高温下材料延伸率相近，一般指二者热膨胀系数性能相差不超过200％时，舱体1与隔热复材3之间不设置缓冲层2。,
变化例3
基于实施例，转接件5可以省去，固定装置只使用螺钉6，螺钉6插入凸台的内部且二者通过螺纹配合紧固连接，通过螺钉6将防热复材4和隔热复材3直接压紧连接到舱体1上。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构，其特征在于，包括自舱体(1)表面向外依次设置的缓冲层(2)、隔热复材(3)以及防热复材(4)，还包括固定装置，所述舱体(1)自其表面向外延伸有凸台，所述固定装置与所述凸台配合固定所述防热复材(4)。
2.如权利要求1所述的耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构，其特征在于，所述固定装置包括转接件(5)和螺钉(6)，所述转接件(5)靠近所述凸台的一端为圆柱端，远离所述凸台的一端为空心柱端，所述圆柱端插入所述凸台的内部且二者通过螺纹配合紧固连接，所述螺钉(6)插入所述空心柱端的内部且二者通过螺纹配合紧固连接。
3.如权利要求1所述的耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构，其特征在于，所述固定装置包括螺钉(6)，所述螺钉(6)插入所述凸台的内部且二者通过螺纹配合紧固连接。
4.如权利要求2或3任一所述的耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构，其特征在于，所述螺钉(6)包括金属沉头螺钉或者复材沉头螺钉，所述螺钉(6)的外端能够压紧所述防热复材(4)。
5.如权利要求1所述的耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构，其特征在于，所述防热复材(4)包括碳纤维板或高硅氧酚醛，所述防热复材(4)的厚度在3～5mm之间，所述防热复材(4)的厚度占所述多材料夹层防热结构总厚度的10％。
6.如权利要求1所述的耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构，其特征在于，所述隔热复材(3)的材料包括导热系数低于0.1W/(m.k)的隔热材料，所述隔热复材(3)包括气凝胶、刚性隔热瓦，所述隔热复材(3)的厚度占所述多材料夹层防热结构总厚度的80％以上。
7.如权利要求1所述的耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构，其特征在于，所述缓冲层(2)材料的延伸率不小于150％～200％，所述缓冲层(2)的材料包括橡胶。
8.如权利要求1所述的耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构，其特征在于，所述缓冲层(2)通过胶水粘接在所述舱体(1)的外侧壁上，所述所述隔热复材(3)通过胶水粘接在所述缓冲层(2)的外侧。
9.如权利要求1所述的耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构，其特征在于，所述固定装置远离所述舱体(1)的一端嵌入所述防热复材(4)的内部，所述固定装置的外侧设置有填充物(7)。
10.如权利要求1所述的耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构，其特征在于，当所述舱体(1)与所述隔热复材(3)二者热膨胀系数性能相差不超过200％时，所述舱体(1)与所述隔热复材(3)之间不设置所述缓冲层(2)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310755222.3A CN116946354A (zh) | 2023-06-25 | 2023-06-25 | 耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310755222.3A CN116946354A (zh) | 2023-06-25 | 2023-06-25 | 耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116946354A true CN116946354A (zh) | 2023-10-27 |
Family
ID=88457425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310755222.3A Pending CN116946354A (zh) | 2023-06-25 | 2023-06-25 | 耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116946354A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118790516A (zh) * | 2024-06-18 | 2024-10-18 | 上海机电工程研究所 | 适用于宽域飞行器的防隔热承载一体化舱体结构 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2062189A (en) * | 1979-11-08 | 1981-05-20 | British Aerospace | Thermal control material |
| JPH05203095A (ja) * | 1992-01-24 | 1993-08-10 | Natl Space Dev Agency Japan<Nasda> | 熱防護システム |
| US20150108272A1 (en) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | Airbus Operations (Sas) | Aircraft fuselage comprising an outer insulation |
| CN107719631A (zh) * | 2017-09-12 | 2018-02-23 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 一种集热防护与成件安装一体的连接结构 |
| US20180222157A1 (en) * | 2017-02-08 | 2018-08-09 | The Boeing Company | Rigidized Hybrid Insulating Non-oxide Thermal Protection System and Method of Producing a Non-oxide Ceramic Composite for Making the Same |
| CN110723275A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-01-24 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | 一种高温防热口盖结构 |
| CN110834712A (zh) * | 2019-10-17 | 2020-02-25 | 中国运载火箭技术研究院 | 一种适用于耐高温可拆卸防热塞结构 |
| CN111114750A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-05-08 | 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 | 一种热防护装置和再入飞行器 |
| CN210734524U (zh) * | 2019-09-11 | 2020-06-12 | 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 | 一种高超声速飞行器用热防护板 |
| CN114619719A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-06-14 | 江苏新扬新材料股份有限公司 | 一种隔热高抗压热防护结构及其制备方法 |
-
2023
- 2023-06-25 CN CN202310755222.3A patent/CN116946354A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2062189A (en) * | 1979-11-08 | 1981-05-20 | British Aerospace | Thermal control material |
| JPH05203095A (ja) * | 1992-01-24 | 1993-08-10 | Natl Space Dev Agency Japan<Nasda> | 熱防護システム |
| US20150108272A1 (en) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | Airbus Operations (Sas) | Aircraft fuselage comprising an outer insulation |
| US20180222157A1 (en) * | 2017-02-08 | 2018-08-09 | The Boeing Company | Rigidized Hybrid Insulating Non-oxide Thermal Protection System and Method of Producing a Non-oxide Ceramic Composite for Making the Same |
| CN107719631A (zh) * | 2017-09-12 | 2018-02-23 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 一种集热防护与成件安装一体的连接结构 |
| CN210734524U (zh) * | 2019-09-11 | 2020-06-12 | 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 | 一种高超声速飞行器用热防护板 |
| CN110834712A (zh) * | 2019-10-17 | 2020-02-25 | 中国运载火箭技术研究院 | 一种适用于耐高温可拆卸防热塞结构 |
| CN110723275A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-01-24 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | 一种高温防热口盖结构 |
| CN111114750A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-05-08 | 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 | 一种热防护装置和再入飞行器 |
| CN114619719A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-06-14 | 江苏新扬新材料股份有限公司 | 一种隔热高抗压热防护结构及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 唐磊等: "耐高温隔热材料技术", vol. 1, 31 July 2013, 国防工业出版社, pages: 301 * |
| 蔡珣等: "材料处理工艺计算机控制", vol. 1, 31 August 2012, 哈尔滨工业大学出版社, pages: 259 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118790516A (zh) * | 2024-06-18 | 2024-10-18 | 上海机电工程研究所 | 适用于宽域飞行器的防隔热承载一体化舱体结构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106515091B (zh) | 高导热碳纤维面板预埋热管的铝蜂窝夹层板及其制备方法 | |
| US6676077B1 (en) | High temperature resistant airfoil apparatus for a hypersonic space vehicle | |
| CN110065245A (zh) | 一种具备隐身功能的一体化成型舱结构及其成型方法 | |
| CN116946354A (zh) | 耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构 | |
| CN101663196A (zh) | 航空器或航天器的机身和相应的航空器或航天器 | |
| CN110626011A (zh) | 一种热防护板 | |
| CN103727358B (zh) | 一种获得低温的隔热材料结构 | |
| CN105083528B (zh) | 一种热防护装置 | |
| CN211196592U (zh) | 一种高超声速飞行器舱体防隔热结构 | |
| CN117962417A (zh) | 一种轻质多功能热防护结构及其制备方法 | |
| CN103241391B (zh) | 用于火星着陆器热控制的隔热组件及其制备方法 | |
| CN105277227A (zh) | 一种防隔热承载一体化双层结构红外防护罩 | |
| CN205439400U (zh) | 一种具有包覆结构的高温绝热复合材料 | |
| CN104986325B (zh) | 一种整流罩通气泄压结构 | |
| CN103727356B (zh) | 一种真空隔热树脂基复合材料 | |
| CN103538720A (zh) | 一种进气道防隔热装置 | |
| CN103940291A (zh) | 一种高刚度轻质发射箱 | |
| CN105083591A (zh) | 基于纳米气凝胶的机热集成隔热装置 | |
| CN110834712B (zh) | 一种适用于耐高温可拆卸防热塞结构 | |
| CN214535149U (zh) | 热防护结构及应用热防护结构的设备 | |
| CN211601751U (zh) | 一种可重复使用的热防护结构 | |
| CN110847424A (zh) | 非组合式夹心保温墙体用抗拉不抗剪连接件 | |
| CN112572844B (zh) | 一种动力吊舱 | |
| CN206174289U (zh) | 一种组合式建筑板 | |
| CN205278680U (zh) | 一种适用于高温曲面贴壁安装的隔热支架装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |