[發(fā)明專利]一種可變形乘波體耐高溫柔性蒙皮及其設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110348456.7
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113120213A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志剛;石欣桐;楊宇;張盛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國飛機(jī)強(qiáng)度研究所
• 主分類號: B64C1/12
• 分類號: B64C1/12
• 代理公司: 北京航信高科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11526
• 代理人: 高原

本申請屬于飛機(jī)蒙皮領(lǐng)域，特別涉及一種可變形乘波體耐高溫柔性蒙皮及其設(shè)計(jì)方法。蒙皮包括由外側(cè)至內(nèi)側(cè)依次設(shè)置的氣凝膠隔熱層(1)、彈性基體層(2)以及高各向異性支撐層(3)，其中，氣凝膠隔熱層(1)的材質(zhì)為石墨烯增強(qiáng)硅氣凝膠；彈性基體層(2)的材質(zhì)為碳納米管與熱塑性聚氨酯復(fù)合材料；高各向異性支撐層(3)的材質(zhì)為0泊松比復(fù)合材料。本申請通過氣凝膠來進(jìn)行熱防護(hù)，能夠耐受1300°以上的高溫，而且氣凝膠具有大變形、高強(qiáng)度、寬溫度范圍穩(wěn)定的機(jī)械性能和耐沖擊的能力；碳納米管與熱塑性聚氨酯復(fù)合材料彈性基體也具有耐高溫、高強(qiáng)度和大變形等能力；高各向異性支撐體可以進(jìn)一步提高大變形蒙皮的彎曲剛度，同時保持大變形的能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于飛機(jī)蒙皮領(lǐng)域，特別涉及一種可變形乘波體耐高溫柔性蒙皮及其設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

乘波體高超聲速飛行器在飛行過程中，其飛行高度和速度變化范圍大，傳統(tǒng)固定外形的高超聲速飛行器結(jié)構(gòu)很難始終保持高升阻比氣動性能。為解決該問題，設(shè)計(jì)師提出了可變形乘波體飛行器的概念，主要通過改變乘波體腹部乘波面外形來實(shí)現(xiàn)。但乘波體高超聲速飛行器需要滿足耐高溫、耐高壓、耐激波沖擊，這種極端環(huán)境使得結(jié)構(gòu)變形難以實(shí)現(xiàn)，尤其是大變形蒙皮結(jié)構(gòu)首當(dāng)其沖，工作環(huán)境最為嚴(yán)苛。

因此，希望有一種技術(shù)方案來克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的至少一個上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的目的是提供了一種可變形乘波體耐高溫柔性蒙皮及其設(shè)計(jì)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的至少一個問題。

本申請的技術(shù)方案是：

本申請的第一個方面提供了一種可變形乘波體耐高溫柔性蒙皮，包括由外側(cè)至內(nèi)側(cè)依次設(shè)置的氣凝膠隔熱層、彈性基體層以及高各向異性支撐層，其中，

所述氣凝膠隔熱層的材質(zhì)為石墨烯增強(qiáng)硅氣凝膠；

所述彈性基體層的材質(zhì)為碳納米管與熱塑性聚氨酯復(fù)合材料；

所述高各向異性支撐層的材質(zhì)為0泊松比復(fù)合材料。

可選地，所述彈性基體層與所述氣凝膠隔熱層通過粘接結(jié)合。

可選地，所述彈性基體層與所述氣凝膠隔熱層一體成型。

可選地，所述高各向異性支撐層與所述彈性基體層通過粘接結(jié)合。

可選地，所述高各向異性支撐層的材質(zhì)為0泊松比碳纖維材料。

可選地，所述高各向異性支撐層的材質(zhì)為0泊松比玻璃纖維材料。

本申請的第二個方面提供了一種可變形乘波體耐高溫柔性蒙皮設(shè)計(jì)方法，基于如上所述的可變形乘波體耐高溫柔性蒙皮，包括：

步驟一、獲取柔性蒙皮的變形、承載以及耐高溫性能要求；

步驟二、制備石墨烯增強(qiáng)硅氣凝膠，得到氣凝膠隔熱層；

步驟三、制備碳納米管與熱塑性聚氨酯復(fù)合材料，得到彈性基體層；

步驟四、制備0泊松比復(fù)合材料，得到高各向異性支撐層；

步驟五、將氣凝膠隔熱層、彈性基體層以及高各向異性支撐層進(jìn)行三層層合工藝設(shè)計(jì)，得到柔性蒙皮；

步驟六、對柔性蒙皮進(jìn)行變形實(shí)驗(yàn)、承載實(shí)驗(yàn)以及熱防護(hù)實(shí)驗(yàn)，重復(fù)步驟二至六，直至得到滿足性能要求的柔性蒙皮。

發(fā)明至少存在以下有益技術(shù)效果：