CN107538768B - 一种非刚性热防护构件的粘接装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于粘接装配领域，具体涉及一种非刚性热防护构件与飞行器的粘接装配方法。1、根据飞行器舱体外型面及热防护构件内型面扫描数据及预装配型面匹配情况，为后续粘接时胶层厚度提供数据依据；2、采用工艺模拟件定位方式对热防护构件进行定位；3、采用双面喷胶的空气喷涂法制备胶层；4、通过抽真空及机械加载的方式实现对热防护构件的全面积加压，保证热防护构件粘接后的气动外形及粘接质量。本方法创新使用空气喷涂法制备胶层，通过实时测量胶层厚度保证热防护构件装配型面精度，通过抽真空方式及机械加载进行加载固化，保证了热防护构件的表面能够有均匀分布的加载力，实现了对热防护构件粘接质量的有效控制。

Description

一种非刚性热防护构件的粘接装配方法

技术领域

本发明属于粘接装配领域，具体涉及一种非刚性热防护构件与飞行器的粘接装配方法。

背景技术

高超声速飞行器长时间以高马赫数在大气层内飞行，气动力、热载荷环境极为严酷，对飞行器热防护技术也提出了极高要求。高超声速飞行器一般采用被动防热系统，热防护构件采用粘接的方式安装在金属主承载结构上。经过仿真及地面试验验证，一种新型非刚性热防护材料成为高超声速飞行器大面积外防热材料之一。在飞行器高速运动中，热防护构件面临高速气流冲刷，为满足弹体的高维形要求及热防护性能，对外防热构件的粘接强度及气动外型有严格要求。

此类热防护结构构件表层为纤维增强陶瓷面板，与内部气凝胶采用纤维缝合，经过浸渍、烧结制成，构件轮廓精度不高。此外，构件脱模后，由于内部应力释放导致产品变形，将进一步降低产品的型面精度。在粘接装配时，由于飞行器各舱段上没有定位点，热防护构件精确定位困难，且在装配时，主要采用手工工艺装配，装配精度差且效率低，严重影响装配效率和装配质量，而热防护构件作为飞行器气动外形的主要构成部分，其装配精度和粘接质量直接影响其飞行性能和安全可靠性。

通过以上的描述，需要制定一套详细、合理的粘接装配方案，使用适当的加载定位方法，保证内部粘接质量及装配型面精度，同时又能提高生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非刚性热防护构件与飞行器的粘接装配方法，具体技术方案如下

1、根据飞行器舱体外型面及热防护构件内型面扫描数据及预装配型面匹配情况，为后续粘接时胶层厚度提供数据依据，以保证粘接完成后的气动外形；

2、采用工艺模拟件定位方式对热防护构件进行定位；

3、采用双面喷胶的空气喷涂法制备胶层，雾化的胶层可有效增大胶粘剂与基材的机械结合强度，提高粘接强度，并且在喷涂过程中，可通过控制喷涂距离、走枪速度、喷涂次数等工艺参数来保证胶层厚度的均匀性；

4、将热防护构件粘贴到承载结构上，热防护构件与限位工装之间的间隙通过不同厚度的定位片填充塞紧，保证与定位工装紧密贴合，定位片外包覆脱模布，从而实现定位精度的控制；

5、通过抽真空及机械加载的方式实现对热防护构件的全面积加压，保证热防护构件粘接后的气动外形及粘接质量。

有益效果

本方法创新使用空气喷涂法制备胶层，通过实时测量胶层厚度保证热防护构件装配型面精度，通过抽真空方式及机械加载进行加载固化，保证了热防护构件的表面能够有均匀分布的加载力，实现了对热防护构件粘接质量的有效控制。使用该方法能够实现热防护构件的全面积均匀加压固化，有效规避了因热防护构件的非刚性特性造成的型面误差及局部脱粘风险，同时对热防护构件进行预装配，对粘接区域进行了有效的胶层厚度补偿划分，大大提高了工作效率。采用该方法装配热防护构件的飞行器，经历了各种环境力学试验、环境温度试验和温度试验，并成功通过了各种考核。该方法工艺操作简单、工作效率高，可满足型号产品设计和使用要求。

附图说明

图1为本发明热防护构件粘接装配方法流程图；

具体实施方式

实施例1

本发明提供一种非刚性异形复合材料构件的粘接装配方法，流程如图1所示，包括以下步骤：

步骤1：对飞行器舱体外型面及热防护构件内型面分别进行扫描，并进行试装配，根据型面数据及试装配型面匹配情况，确定粘接区域胶层厚度分布图，通过胶层厚度补偿保证粘接后的气动外形，预设硅橡胶胶层厚度基础值0.5mm，全粘接面硅橡胶胶层厚度控制在0.2mm～0.8mm之内；

步骤2：采用舱段典型结构特征+工艺模拟件的方法对热防护构件进行定位，将定位工艺模拟件安装到金属舱体上，(优选在模拟件上还可以引出定位结构，将精确定位效果辐射周边，同时还可以利用金属舱体典型结构特征作为定位依据)，实现对热防护构件的定位控制，满足定位精度±0.2mm的设计使用要求；在工艺模拟件安装完成后，对非粘接区域使用遮挡膜进行保护，要求待粘接位置周边1m范围内全部遮蔽，保护边缘整齐、轮廓清晰、无过保护、贴合紧密；

步骤3：通过使用空气喷涂法将胶液喷涂到待粘接面制备胶层，喷涂顺序为十字交叉，在喷涂时每一枪的喷涂扇面压上一扇面1/3，不在被喷涂面起枪及停枪，喷枪距喷涂面间距约(15±3)cm，喷枪移动速度均匀，L型构件大面积区域周边多喷涂1道，并通过湿膜规实时测量控制硅橡胶胶层厚度满足±0.2mm精度要求；

步骤4：将热防护构件粘贴到承载结构上，热防护构件与限位工装之间的间隙通过不同厚度的定位片填充塞紧，保证与定位工装紧密贴合，定位片外包覆脱模布，从而实现定位精度的控制；

步骤5：对飞行器不同结构使用不同的加载方法进行加压固化，

对飞行器大面积区域采用抽真空加载方式，采用真空袋包裹热防护构件及舱段，用真空泵抽走袋内空气，利用大气压力对热防护构件进行加压，由于热防护构件为非刚性，在加载时具有一定变形量，为保证热防护构件粘接型面达到理论型面，真空加载压力设计应不小于0.07MPa；

由于部分热防护构件需要在成件设备安装到位、测量后进行粘接，因此需要采用机械加载方案进行加压。根据粘接型面设计随形压板对热防护构件进行加载，加载压力(0.07～0.15)MPa。

步骤6：将飞行器放置在(50±5)℃的条件下对粘接的热防护构件进行加温固化，固化周期为12h，并每3h对加载强度及固化温度进行检查记录，保证加载强度、胶液固化温度及周期满足使用要求。

Claims (5)

1.一种非刚性热防护构件的粘接装配方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据飞行器舱体外型面及热防护构件内型面扫描数据及预装配型面匹配情况，为后续粘接时胶层厚度提供数据依据，以保证粘接完成后的气动外形；

2)采用工艺模拟件定位方式对热防护构件进行定位；

3)采用空气喷涂法将胶液喷涂到待粘接面制备胶层，通过湿膜规实时测量控制硅橡胶胶层厚度满足±0.2mm精度要求；

4)将热防护构件粘贴到承载结构上，热防护构件与限位工装之间的间隙通过不同厚度的定位片填充塞紧，保证与定位工装紧密贴合，定位片外包覆脱模布，从而实现定位精度的控制；

5)通过抽真空及机械加载的方式实现对热防护构件的全面积加压，保证热防护构件粘接后的气动外形及粘接质量。

2.根据权利要求1所述的非刚性热防护构件的粘接装配方法，其特征在于，所述步骤1)中，预设硅橡胶胶层厚度基础值0.5mm，全粘接面硅橡胶胶层厚度控制在0.2mm～0.8mm之内。

3.根据权利要求1所述的非刚性热防护构件的粘接装配方法，其特征在于，所述步骤2)中，将定位工艺模拟件安装到金属舱体上，实现对热防护构件的定位控制，满足定位精度±0.2mm的设计使用要求；在定位工艺模拟件安装完成后，对非粘接区域使用遮挡膜进行保护，要求待粘接位置周边1m范围内全部遮蔽，保护边缘整齐、轮廓清晰、无过保护、贴合紧密。

4.根据权利要求1所述的非刚性热防护构件的粘接装配方法，其特征在于，所述步骤3)中，喷涂顺序为十字交叉，在喷涂时每一枪的喷涂扇面压上一扇面1/3，不在被喷涂面起枪及停枪，喷枪距喷涂面间距15±3cm，喷枪移动速度均匀，L型构件大面积区域周边多喷涂一道。

5.根据权利要求1所述的非刚性热防护构件的粘接装配方法，其特征在于，所述步骤5)中，对飞行器大面积区域采用抽真空加载方式，采用真空袋包裹热防护构件及舱段，用真空泵抽走袋内空气，利用大气压力对热防护构件进行加压，真空加载压力设计应不小于0.07MPa；

由于部分热防护构件需要在成件设备安装到位、测量后进行粘接，因此需要采用机械加载方案进行加压，根据粘接型面设计随形压板对热防护构件进行加载，加载压力0.07～0.15Mpa。