[發(fā)明專利]一種上下分體式的拱形高低溫連接結(jié)構(gòu)

在審

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• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112572760A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂軍;李斌;鄭鳴輝;李鵬廷
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B64C1/36
• 分類號: B64C1/36
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

本發(fā)明提供一種上下分體式的拱形高低溫連接結(jié)構(gòu)，屬于飛行器為左右對稱結(jié)構(gòu)，左右兩部分結(jié)構(gòu)均包括主級支撐梁，次級弧部支撐梁，次級底部支撐梁，拱形連接梁，水平連接梁，位于高溫端的支撐梁外伸側(cè)螺栓腳、支撐梁外伸側(cè)螺栓臺，位于低溫端的無支撐梁外伸側(cè)螺栓腳。主級支撐梁位于拱形連接梁和水平連接梁之間，次級弧部支撐梁設(shè)于主級支撐梁頂部，次級底部支撐梁設(shè)于主級支撐梁底部；兩個拱形連接梁組成拱形梁，位于兩個水平連接梁組成的水平梁上方。本發(fā)明采用楔形螺栓連接安裝，可有效降低與連接件連接的熱端結(jié)構(gòu)，減輕結(jié)構(gòu)之間的熱失配現(xiàn)象。同時加裝次級梁的支撐結(jié)構(gòu)件，可提高連接件承受外力載荷的能力，從而整體增強(qiáng)高低溫連接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種用于高速飛行器雷達(dá)罩與箭體金屬結(jié)構(gòu)的上下分體式的拱形高低溫連接結(jié)構(gòu)，在減輕結(jié)構(gòu)重量的情況下，可有效降低金屬與陶瓷罩熱膨脹系數(shù)不匹配而產(chǎn)生的過高熱應(yīng)力，同時滿足飛行器陶瓷罩在氣動載荷作用下的承載需求。

背景技術(shù)

高速飛行器飛行過程中，面臨極端氣動熱環(huán)境，飛行器各部件之間的溫度梯度大。因此，常需要將高溫端與低溫端相連接，如雷達(dá)罩和機(jī)體之間的連接。同時，由于連接件結(jié)構(gòu)需滿足高溫環(huán)境下的結(jié)構(gòu)承載需求，其與高溫端被連接結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)常有不同，且由于存在較大的溫度梯度，高低溫結(jié)構(gòu)之間容易發(fā)生熱失配現(xiàn)象，使得兩者之間產(chǎn)生過高的熱應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致飛行器結(jié)構(gòu)的整體失效。

工程中常見的連接結(jié)構(gòu)，通常是由板面結(jié)構(gòu)、梁結(jié)構(gòu)，殼結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)子結(jié)構(gòu)組件通過一定的連接方式構(gòu)建起來的結(jié)構(gòu)功能體，相比獨(dú)立的單一材料部件，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，通用性低。在航空航天領(lǐng)域，由于復(fù)雜的載荷和嚴(yán)峻的工作環(huán)境，高速飛行器中的連接結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)尤為系統(tǒng)繁瑣，杠、梁、殼等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)通常通過螺栓連接，粘接，焊接等方式固定在一起，通過鉸鏈，齒輪，彈簧，鎖定器等連接方式形成活動機(jī)構(gòu)。為了保證連接結(jié)構(gòu)的可靠性通常需對各組件進(jìn)行結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，這就導(dǎo)致了整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的增加。

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種基于高溫合金的上下分體式的拱形高低溫連接結(jié)構(gòu)。基于熱結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，找出高低溫連接結(jié)構(gòu)在高溫度梯度作用下的應(yīng)力應(yīng)變曲線。所設(shè)計(jì)出的高低溫結(jié)構(gòu)為帶有螺栓連接孔的上下分體式的拱形連接梁和支撐梁的組合體。該結(jié)構(gòu)可在滿足氣動載荷加載的同時，降低支撐梁在連接件結(jié)構(gòu)徑向的熱膨脹位移。并且由于采用高溫合金單一材料作為連接件的主體材料，使得所設(shè)計(jì)的連接件結(jié)構(gòu)可以保證結(jié)構(gòu)承載的情況下，滿足輕量化設(shè)計(jì)需求。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提出一種上下分體式的拱形高低溫連接結(jié)構(gòu)，不僅滿足加載外載荷的強(qiáng)度要求，也能有效緩解因熱膨脹引起的熱應(yīng)力問題。由于高速飛行器具有對稱性，本發(fā)明中所設(shè)計(jì)的拱形高低溫連接結(jié)構(gòu)件為左右對稱結(jié)構(gòu)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種上下分體式的拱形的高低溫連接結(jié)構(gòu)，一側(cè)位于低溫端，一側(cè)位于高溫端，為左右對稱結(jié)構(gòu)，左右兩部分結(jié)構(gòu)均包括主級支撐梁1、次級弧部支撐梁2、次級底部支撐梁3、拱形連接梁4、水平連接梁5、支撐梁外伸側(cè)螺栓腳6、支撐梁外伸側(cè)螺栓臺7、無支撐梁外伸側(cè)螺栓腳8。所述支撐梁外伸側(cè)螺栓腳6、支撐梁外伸側(cè)螺栓臺7位于高溫端，無支撐梁外伸側(cè)螺栓腳8位于低溫端。