[發明專利]一種柔性熱防護結構

有效

• 申請號: 201811157579.7
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109455316B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 黃明星;曹旭;孫小飛;唐明章;廖航;李少騰
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: B64G1/58
• 分類號: B64G1/58
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發明提供了一種柔性熱防護結構，屬于熱防護技術領域，包括層疊的耐熱層2和隔熱層3，其特征在于，所述隔熱層3包括依次層疊的導熱層301、第一鋪層302、金屬箔層303和第二鋪層304，所述導熱層301為石墨紙或金屬箔，所述第一鋪層302為第一氧化鋁纖維棉，所述第二鋪層304為第二氧化鋁纖維棉或金屬氧化物氣凝膠。該結構在承受熱流達15w/m²到時，能夠保證整個防熱層有效隔熱，不被高熱流氣流破壞。

技術領域

本發明涉及一種柔性熱防護結構，屬于熱防護技術領域。

背景技術

隨著航空航天事業的高速發展，航天器進入大氣所受氣動熱也越來越嚴重，熱防護技術也一直都是航天器研制的關鍵技術，傳統熱防護結構一般都是分布在航天器結構表面，其有效的阻力面積與航天器阻力面積類似，而且傳統熱防護結構質量一般比較大，增加了航天器發射及回收的成本。

柔性熱防護結構具有質量輕，可以折疊包裝，占有空間小，在需要減速的時候又能展開，可以大大增加阻力面積，提前減速，從而降低氣動熱載荷。如圖1所示，目前，國內外主要柔性熱防護材料通常包括層疊粘接的耐熱層2和隔熱層3，所述隔熱層3通常為具備優良隔熱性能的氧化鋁氣凝膠，耐熱層2通常由陶瓷纖維制成的織物。

如圖1所示，熱流能夠通過耐熱層2的空隙進入隔熱層。現有柔性熱防護結構，當熱流密度達到15w/m²時，進入到隔熱層3中的熱流破壞氧化鋁氣凝膠結構。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種柔性熱防護結構，該結構在承受熱流達15w/m²到時，能夠保證整個防熱層有效隔熱，不被高熱流氣流破壞。

為實現以上發明目的，本發明包括如下技術方案：

一種柔性熱防護結構，包括層疊的耐熱層2和隔熱層3，所述隔熱層3包括依次層疊的導熱層301、第一鋪層302、金屬箔層303和第二鋪層304，所述導熱層301為石墨紙或金屬箔，所述第一鋪層302為第一氧化鋁纖維棉，所述第二鋪層304為第二氧化鋁纖維棉或金屬氧化物氣凝膠。

在一可選實施例中，各層之間通過縫合固定。

在一可選實施例中，所述導熱層301厚度為0.1mm～0.2mm。

在一可選實施例中，所述第一氧化鋁纖維棉的面密度為0.6kg/m²～0.9kg/m²，所述第一鋪層302的厚度為3mm～6mm。

在一可選實施例中，所述第二氧化鋁纖維棉的面密度為0.5kg/m²～0.9kg/m²，當所述第二鋪層304為第二氧化鋁纖維棉時所述第二鋪層304的厚度為3mm～4mm。

在一可選實施例中，所述氧化鋁纖維棉的制備方法包括：

(1)將氧化鋁纖維制成的纖維散棉浸入質量濃度為3-8％柔順溶液中進行柔順處理，干燥后得到柔順處理后的纖維散棉，所述柔順溶液中溶質為乙二醇和乙二胺，溶劑為水；

(2)將所述柔順處理后的纖維散棉浸入納米溶膠中一定時間，壓濾、干燥、熱處理后，得到引入納米顆粒的纖維棉半成品，，其中，所述納米溶膠為氧化硅溶膠或者為氧化硅和氧化鋯溶膠；

(3)將所述引入納米顆粒的纖維棉半成品浸入所述柔順溶液中進行柔順處理，干燥、熱處理后得到所述第一氧化鋁纖維棉或第二氧化鋁纖維棉。

在一可選實施例中，步驟(1)所述柔順溶液中乙二醇和乙二胺的質量比為3：5～9。

在一可選實施例中，步驟(1)中將氧化鋁纖維制成的纖維散棉浸入質量濃度為3-8％柔順溶液中30～150分鐘后取出，在75-85℃下干燥后得到柔順處理后的纖維散棉。