[發明專利]一種低溫輕質低導熱率復合絕熱結構

有效

• 申請號: 201811409473.1
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109268625B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 賁勛;張化照;申麟;張少華;周振君;劉欣;潘瑤;李一帆;鞏萌萌;王思峰;呂建偉;王領華;余群;王海英
• 申請（專利權）人: 中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: F16L59/02
• 分類號: F16L59/02;F16L59/04;B64G1/58
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

本發明涉及一種低溫輕質低導熱率復合絕熱結構，能夠用于飛行器低溫貯箱絕熱，該型絕熱結構主要由變密度多層隔熱材料、隔熱泡沫層構成。該型絕熱結構將聚酰亞胺絲網、中空玻璃微球等輕質材料作為多層材料的間隔物，改變多層隔熱材料的層密度，從而實現降低多層隔熱材料導熱率、減輕多層隔熱材料重量的目的。隔熱泡沫層可保障在常壓環境中絕熱結構具有良好的隔熱效果。該型絕熱結構同時兼顧了真空環境與常壓環境下的隔熱性能，相比于傳統絕熱結構，該型復合絕熱結構具有隔熱性能更好、重量更輕、布置方案更加靈活的特點，從而有效解決低溫推進劑蒸發量的控制問題，可應用于載人航天、深空探測等領域。

技術領域

本發明涉及一種低溫輕質低導熱率復合絕熱結構，屬于低溫推進劑長期在軌貯存與管理領域。

背景技術

低溫推進劑極易蒸發汽化，為降低低溫推進劑的蒸發速率，需要采用絕熱結構包覆低溫推進劑貯箱，以此降低環境向貯箱內部的漏熱。低溫推進劑貯箱在真空環境中和常壓環境中需要采用不同的絕熱結構。在常壓環境中，環境向貯箱內部漏熱主要通過導熱途徑，常用泡沫結構包覆貯箱來降低漏熱；而在真空環境中，輻射漏熱是環境向貯箱內部漏熱的主要途徑，多層隔熱材料是真空環境中常用的絕熱結構材料，能夠有效降低環境向系統中的漏熱，其主要缺點是隨著多層層數的增多重量顯著上升，對于在軌飛行的飛行器而言，絕熱結構重量過大將降低有效載荷的質量。低溫推進劑貯箱從地面待發射狀態到在軌飛行狀態期間，經歷了從常壓環境到真空環境的變化，環境向貯箱內部漏熱的主要途徑也發生了變化，因此，需要兩種不同的絕熱結構。當兩種不同的絕熱結構包覆在貯箱表面時存在重量大、布置不靈活、功能單一等缺點。

發明內容

本發明有別于密度均勻分布的傳統多層隔熱材料，該型絕熱結構主要由變密度多層隔熱材料、隔熱泡沫層構成。該型絕熱結構將聚酰亞胺絲網、中空玻璃微球等輕質材料作為多層材料的間隔物，改變多層隔熱材料的層密度，從而實現降低多層隔熱材料導熱率、減輕多層隔熱材料重量的目的。隔熱泡沫層可保障在常壓環境中絕熱結構具有良好的隔熱效果，同時具有抗氣動熱流沖刷的效果。該型絕熱結構同時兼顧了真空環境與常壓環境下的隔熱性能，相比于傳統絕熱結構，該型復合絕熱結構具有隔熱性能更好、重量更輕、布置方案更加靈活的特點，從而有效解決低溫推進劑蒸發量的控制問題，可應用于載人航天、深空探測等領域。

本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：一種低溫輕質低導熱率復合絕熱結構，包括變密度多層隔熱組件(I)和泡沫隔熱組件(II)，其中：

變密度多層隔熱組件(I)用于降低復合絕熱結構在真空環境中的輻射漏熱(從熱端向冷端樓熱)；泡沫隔熱組件(II)用于降低復合絕熱結構在常壓環境中的導熱漏熱，同時具有防護氣動熱流沖刷作用；變密度多層隔熱組件(I)與泡沫隔熱組件(II)貼合。

變密度多層隔熱組件(I)，由低導熱率輕質間隔物(1)、雙面鍍鋁聚酯薄膜(2)構成，其中，雙面鍍鋁聚酯薄膜(2)附在導熱率輕質間隔物(1)兩側。

低導熱率輕質間隔物(1)為多孔聚酰亞胺絲網或中空玻璃微球。

根據飛行器隔熱需要，能夠通過調整低導熱率輕質間隔物(1)的面密度實現不同程度的絕熱。

雙面鍍鋁聚酯薄膜(2)，用于降低多層隔熱組件的輻射漏熱。

雙面鍍鋁聚酯薄膜(2)為聚酰亞胺膜，且聚酰亞胺膜的雙面鍍鋁膜。

低導熱率輕質間隔物(1)和雙面鍍鋁聚酯薄膜(2)形成隔熱單元，每個隔熱單元的密度不同，使變密度多層隔熱組件(I)包括：低密度層(4)、中密度層(5)、高密度層(6)，低密度層(4)、中密度層(5)、高密度層(6)隨機排布，每個密度層包括一個或多個互相貼合的隔熱單元；