[發明專利]一種無熱短路可重復使用非燒蝕熱防護結構及加工方法

有效

• 申請號: 201711449025.X
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108058809B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 羅曉光;俞繼軍;鄧代英;陳思員;艾邦成
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: B64C1/40
• 分類號: B64C1/40;B64G1/58;B32B9/00;B32B9/04;B32B15/04;B32B15/18;B32B15/20;B32B17/02;B32B17/06;B32B3/08;B32B7/08;B32B37/02;B32B38/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

一種無熱短路可重復使用非燒蝕熱防護結構及加工方法，該防熱結構包括：防熱面板、上隔熱層、中間連接框、下隔熱層、冷結構面板、第一連接螺栓和第二連接螺栓；中間連接框和冷結構面板將下隔熱層夾在中間，第一連接螺栓依次穿過中間連接框、下隔熱層和冷結構面板，并緊固在一起；防熱面板和上隔熱層位于中間連接框上方且上隔熱層夾在防熱面板和中間連接框之間，第二連接螺栓依次穿過防熱面板、上隔熱層、中間連接框，與螺母及墊片配合，將防熱面板、上隔熱層和中間連接框緊固在一起，形成整體熱防護結構；中間連接框上設置的第一連接螺栓和第二連接螺栓的安裝孔交替布置。該結構可以有效消除熱短路造成的“熱點”現象。

技術領域

本發明屬于航空航天飛行器非燒蝕熱防護領域，具體涉及一種非燒蝕可重復使用非燒蝕熱防護結構及加工方法，主要用于飛行器外殼的氣動承載與氣動熱防護。

背景技術

由于關系飛行器的飛行安全，飛行器熱防護技術是航空航天領域面向工程應用的關鍵技術。本發明的一種無熱短路可重復使用非燒蝕熱防護結構主要用于高超聲速航空航天飛行器頭部、迎風大面積區域和體襟翼等高溫部位的熱防護。

現有可重復使用非燒蝕熱防護結構主要采用防熱面板加隔熱材料的蓋板式防熱結構，防熱面板與機身冷結構連接采用螺栓螺母或其它形式連接件的直接連接。由于連接件通常為高導熱金屬或陶瓷，易于造成傳熱短路，導致防熱結構局部超溫，形成“熱點”。

發明內容

本發明的目的是，克服現有可重復使用非燒蝕防熱結構的不足，提供一種用于航空航天高超聲速飛行器的無熱短路可重復使用非燒蝕熱防護結構及加工方法，將防熱面板和機身冷結構與中間連接框連接，防熱面板與機身冷結構之間不直接連通，從而消除了連接件熱短路帶來的防熱失效。

本發明的技術解決方案是：

一種無熱短路可重復使用非燒蝕熱防護結構，包括：防熱面板、上隔熱層、中間連接框、下隔熱層、冷結構面板、第一連接螺栓和第二連接螺栓；

中間連接框和冷結構面板將下隔熱層夾在中間，第一連接螺栓依次穿過中間連接框、下隔熱層和冷結構面板，與螺母及墊片配合，將中間連接框、下隔熱層和冷結構面板緊固在一起；防熱面板和上隔熱層位于中間連接框上方且上隔熱層夾在防熱面板和中間連接框之間，第二連接螺栓依次穿過防熱面板、上隔熱層、中間連接框，與螺母及墊片配合，將防熱面板、上隔熱層和中間連接框緊固在一起，形成整體熱防護結構；中間連接框上設置的第一連接螺栓和第二連接螺栓的安裝孔交替布置。

防熱面板上用于安裝第二連接螺栓的安裝孔為錐形孔，第二連接螺栓穿過該錐形孔后，第二連接螺栓的端面與防熱面板表面平齊。

中間連接框為回字形中空框架結構。

防熱面板、中間連接框和第二連接螺栓的材料相同，采用陶瓷、C/SiC、C/C、C/C-SiC、鉬基高溫合金、鈮基高溫合金、鐵基高溫合金或者鎳基高溫合金。

第一連接螺栓的材料采用陶瓷、C/SiC、C/C、C/C-SiC、鉬基高溫合金、鈮基高溫合金、鐵基高溫合金或者鎳基高溫合金，與第二連接螺栓的材料相同或不同。

上隔熱層和下隔熱層的材料采用二氧化硅纖維隔熱材料、氧化鋁纖維隔熱材料、莫來石纖維隔熱材料、氣凝膠隔熱材料或者多孔碳隔熱材料。

上隔熱層和下隔熱層選用相同材料或者不同材料。

冷結構面板材料選用鋁合金、鈦合金、玻璃纖維復合材料或碳纖維復合材料。

一種無熱短路可重復使用非燒蝕熱防護結構的加工方法，步驟如下：

(1)根據使用環境選擇外部非燒蝕防熱面板的材料；

(2)根據飛行器外形要求完成防熱面板外形加工并在防熱面板連接部位加工錐形連接孔，面板厚度根據使用環境的溫度和力學載荷確定；