[發明專利]一種高速飛行器大面積夾層防隔熱結構及其成型方法

有效

• 申請號: 201310200613.5
• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN103287568A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 談娟娟;胡良全;孫超明;陳玲飛;彭玉剛
• 申請（專利權）人: 北京玻鋼院復合材料有限公司
• 主分類號: B64C1/40
• 分類號: B64C1/40;B32B3/12;B32B5/24;B29C69/00
• 代理公司: 北京諾孚爾知識產權代理有限責任公司 11242
• 代理人: 魏永金

1.一種高速飛行器大面積夾層防隔熱結構，夾設于該高速飛行器的金屬承載結構件基底的表面與表層材料之間；其特征在于：所述夾層防隔熱結構由下至上依次由網格筋支撐層、隔熱層和外蒙皮防熱層復合而成；所述網格筋支撐層由內蒙皮和在內蒙皮上表面通過若干立體軟模成型的若干網格構成；其中，所述網格的形狀相同、大小一致；所述隔熱層由平鋪于若干網格中的隔熱材料構成；該隔熱材料為與所述網格形狀、大小和數量相同的若干塊狀的氣凝膠復合材料；每個氣凝膠復合材料與所述網格相接處均涂有膠粘劑；所述外蒙皮防熱層由平鋪于所述隔熱層表面的耐高溫纖維通過RTM樹脂傳遞模塑工藝成型，其厚度≥4mm。

2.如權利要求1所述的夾層防隔熱結構，其特征在于：所述內蒙皮的厚度為1~3mm；所述網格的筋條高度為10~12mm，筋條截面寬度為2mm；所述耐高溫纖維為無機纖維紗或無機纖維織物；所述無機纖維紗或無機纖維織物經耐燒蝕樹脂浸漬或涂覆復合后構成纖維增強復合材料；其中，無機纖維紗或無機纖維織物的用量占所述纖維增強復合材料總用量的質量百分比為50%~70%。

3.如權利要求2所述的夾層防隔熱結構，其特征在于：所述立體軟模為矩形、平行四邊形或三角形中任一種；其形成網格的形狀與所述立體軟模的周邊形狀相同。

4.如權利要求3所述的夾層防隔熱結構，其特征在于：所述網格的形狀為矩形，每個網格的長寬為100mm×200mm，所述網格筋條的高度為10~12mm。

5.根據權利要求1-4任一項所述夾層防隔熱結構的成型方法，包括步驟如下：

1）選取包括無機纖維紗或無機纖維織物的耐高溫纖維以及耐燒蝕樹脂作原料備用；

2）用丙酮或酒精將所述金屬承載結構件基底的表面清洗凈，晾干后在其上用濕法纖維纏繞工藝將步驟1）經耐燒蝕樹脂浸漬的無機纖維紗纏繞形成內蒙皮層，將該內蒙皮層連同金屬承載結構件基底一同放入固化爐中預固化；預固化溫度為90~130℃，預固化時間為1~3小時；成型為所述內蒙皮；

3）在步驟2）成型的內蒙皮上加工制作所述網格，再經固化成型為所述網格筋支撐層；

4）預制與所述網格的規格、形狀及數量相同的氣凝膠復合材料；在若干網格內逐個涂刷有膠粘劑，將預制成塊的若干氣凝膠復合材料逐塊放置于與其對應的網格內固定，所述氣凝膠復合材料的表面與所述網格筋支撐層的筋條頂部表面平齊，構成所述隔熱層；

5）在步驟4）隔熱層表面涂刷一層所述膠粘劑，在該膠粘劑上面鋪覆有若干層厚度為0.1~0.4mm的無機纖維織物，用RTM樹脂傳遞模塑工藝灌注所述耐燒蝕樹脂；并將其放入步驟2）所述固化爐中經高溫固化制度固化形成所述外蒙皮防熱層；冷卻后脫模、后處理成型為所述夾層防隔熱結構。

6.根據權利要求5所述的成型方法，其特征在于：步驟1）所述耐高溫纖維為高硅氧纖維、石英纖維、玄武巖纖維、莫來石纖維、碳纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維或硼硅碳氮纖維中任一種；所述耐燒蝕樹脂為酚醛樹脂、改性酚醛樹脂、苯并噁嗪樹脂、聚芳基乙炔樹脂、聚硅氮烷樹脂或混合聚硅氮烷樹脂中任一種；其中，混合聚硅氮烷樹脂為由聚硅氮烷樹脂與苯并噁嗪樹脂或與酚醛樹脂的組合再加入固化劑混合而成。

7.根據權利要求6所述的成型方法，其特征在于：所述聚硅氮烷樹脂與苯并噁嗪樹脂或與酚醛樹脂的混合質量比相同，均為1~4:1；所述固化劑為DCP過氧化二異丙苯，其加入量占所述聚硅氮烷樹脂加入量的質量百分比為0.5%。

8.根據權利要求7所述的成型方法，其特征在于：步驟3）所述網格筋支撐層成型的具體步驟為：A、在所述內蒙皮表面上規則鋪放若干形狀相同的立體軟模，相鄰的立體軟模的周邊各留有與所述筋條截面寬度相同的空隙，該空隙構成若干所述立體軟模的環向凹槽和軸向凹槽；B、將所述步驟2）經耐燒蝕樹脂浸漬的無機纖維紗用濕法纖維纏繞工藝沿所述環向凹槽纏繞，纏繞厚度與所述立體軟模厚度相同，形成所述網格的環向網格筋；在所述軸向凹槽內，由人工鋪覆經所述耐燒蝕樹脂浸漬的無機纖維紗，將所述軸向凹槽填平至與所述立體軟模的頂部平齊，形成所述網格的軸向網格筋；C、將形成的環向網格筋和軸向網格筋與所述立體軟模以及所述內蒙皮一同放入固化爐內，經高溫固化制度固化后，脫除立體軟模，經打磨處理后成型。