CN202130570U - 飞行器整流罩壳体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种飞行器整流罩壳体，包括壳体主体，所述壳体主体由端头帽、蜂窝夹层筒体和底部端框依次连接而成，所述端头帽是由内玻璃纤维铺层、中间玻璃布夹芯铺层和外玻璃纤维铺层形成的实心体结构；所述蜂窝夹层筒体包括内玻璃纤维面板、芳纶纸蜂窝夹芯层和外玻璃纤维面板；所述芳纶纸蜂窝夹芯层由多个芳纶纸蜂窝块组合而成，从而在内玻璃纤维面板和外玻璃纤维面板之间形成网格状排气通道，所述网格状排气通道上嵌置有带排气通孔的透气块；所述内玻璃纤维铺层与内玻璃纤维面板之间、外玻璃纤维铺层与外玻璃纤维面板之间均为一体化铺设成形结构。本实用新型集透波、承载、轻质、热防护、排气多功能，可以广泛应用于航天航空运载器上。

Description

飞行器整流罩壳体

技术领域

本实用新型涉及航天航空运载器领域，具体地指一种飞行器整流罩壳体。

背景技术

采用复合材料制作的飞行器整流罩壳体具有多种结构形式，其中，蜂窝夹层因其具有很高的比强度和比刚度、较高的弯曲强度、可以整体成形且装配工作量少等诸多优异性能而得到广泛应用。

蜂窝夹层主要由内外面板和置于内外面板之间的夹芯组成，面板材料可以采用铝合金、钛合金、不锈钢、玻璃钢、碳纤维复合材料和有机纤维复合材料；夹芯材料包括铝合金、不锈钢、钛合金、玻璃钢、芳纶纸等，其中常用材料为铝合金蜂窝、玻璃纤维布蜂窝和芳纶纸蜂窝。随着运载技术的不断发展，对于整流罩壳体的结构设计提出了更高的要求，需要提供一种集透波、承载、轻质、热防护、排气多功能一体化的飞行器整流罩壳体。目前，在公开的文献和资料中，这种要求的飞行器整流罩壳体尚无记载。

发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种集透波、承载、轻质、热防护、排气等多功能一体化的飞行器整流罩壳体。

为实现上述目的，本实用新型所设计的飞行器整流罩壳体，包括壳体主体，所述壳体主体由端头帽、蜂窝夹层筒体和底部端框依次连接而成，所述端头帽和蜂窝夹层筒体的前段结合在一起呈锥面形，所述蜂窝夹层筒体的后段呈圆柱形，所述壳体主体在整体上呈子弹头形，其特殊之处在于：所述端头帽是由内玻璃纤维铺层、中间玻璃布夹芯铺层和外玻璃纤维铺层形成的实心体结构；所述蜂窝夹层筒体包括内玻璃纤维面板、芳纶纸蜂窝夹芯层和外玻璃纤维面板；所述芳纶纸蜂窝夹芯层由多个芳纶纸蜂窝块组合而成，每一芳纶纸蜂窝块朝向内玻璃纤维面板的一面四周均设置有倒角，从而在内玻璃纤维面板和外玻璃纤维面板之间形成网格状排气通道，所述网格状排气通道上嵌置有带排气通孔的透气块；所述内玻璃纤维铺层与内玻璃纤维面板之间、外玻璃纤维铺层与外玻璃纤维面板之间均为一体化铺设成形结构。

作为优选方案之一，所述芳纶纸蜂窝块在其展开方向开有导流槽，所述导流槽的截面长×宽＝(1.5～3)mm×(1.5～3)mm。

进一步地，所述芳纶纸蜂窝块朝向内玻璃纤维面板的一面四周设置的倒角的长×宽＝(1.5～4)mm×(1.5～4)mm。

再进一步，所述外玻璃纤维面板为不等厚面板。

更进一步，所述外玻璃纤维面板的厚度大于内玻璃纤维面板的厚度。

更进一步，所述底部端框呈端面开孔的圆盖结构，插入在内玻璃纤维面板与外玻璃纤维面板形成的槽口中，并采用双面胶接加螺纹连接的方式固定。

更进一步，所述内玻璃纤维面板与外玻璃纤维面板之间设置有预埋件，所述预埋件与其相邻的芳纶纸蜂窝块之间通过发泡胶涂层过渡相连。

更进一步，所述透气块的安装位置靠近底部端框。

更进一步，所述蜂窝夹层筒体上设有操作口

更进一步，所述操作口外缘设有环状加强板。

本实用新型的结构原理是这样的：端头帽部位的内外侧采用玻璃纤维铺层，与蜂窝夹层筒体部位的内外面板均采用玻璃纤维一体化铺设而成，避免了端头帽部位与蜂窝夹层部位可能存在的连接缺陷并减少了装配工作量。作为整流罩壳体主体部分的蜂窝夹层筒体选用芳纶纸和玻璃纤维作为材料，大幅度较少了连接螺钉、铆钉数量，有效减轻了整流罩壳体的质量，实现了透波功能，并具有较高的比强度、比刚度和隔热性。

由于每块芳纶纸蜂窝块在其展开方向开有导流槽，并且每块芳纶纸蜂窝块朝向内玻璃纤维面板的一面均采用倒角，在内玻璃纤维面板和外玻璃纤维面板之间形成网格状排气通道，气流可以从连通外玻璃纤维面板与内玻璃纤维面板的透气块排出，实现排气降压功能，避免飞行过程中内外面板与蜂窝夹芯的剥离。

本实用新型的优点主要体现以下方面：集透波、承载、轻质、热防护、排气多功能一体化。

附图说明

图1为一种飞行器整流罩壳体的整体结构示意图。

图2为图1中端头帽和蜂窝夹层筒体的前段部分的放大结构示意图。

图3为图1中蜂窝夹层筒体的后段部分和底部端框的放大结构示意图。

图4为图1中蜂窝夹层筒体内的排气通道的放大结构示意图。

图5为图1中蜂窝夹层筒体内的透气块的放大结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述：

参见图1～3，本实用新型的飞行器整流罩壳体包括壳体主体4，所述壳体主体4由端头帽1、蜂窝夹层筒体2和底部端框3依次连接而成。所述端头帽1和蜂窝夹层筒体2的前段结合在一起呈锥面形，所述蜂窝夹层筒体2的后段呈圆柱形，所述壳体主体4在整体上呈子弹头形，在本实施例中，壳体主体4的最大外径为1200mm，轴向长度为2800mm，其中圆柱形后段的长度为600mm，端头帽1的轴向长度为300mm。

所述端头帽1是由内玻璃纤维层1.1、中间玻璃布夹芯铺层1.3、外玻璃纤维层1.2形成的实心体结构，以玻璃布铺层和玻璃纤维铺层组成的端头帽1，可以在短时间抵抗较高的驻点温度(600℃～700℃)，在本实施例中，端头帽1厚度为10mm。

所述蜂窝夹层筒体2包括内玻璃纤维面板2.1、芳纶纸蜂窝夹芯层2.3和外玻璃纤维面板2.2，内玻璃纤维铺层1.1与内玻璃纤维面板2.1之间、外玻璃纤维铺层1.2与外玻璃纤维面板2.2之间均为一体化铺设成形结构，避免了端头帽1部位与蜂窝夹层筒体2部位可能存在的连接缺陷，同时减少了装配工作量，在本实施例中，内玻璃纤维铺层1.1、外玻璃纤维铺层1.2、内玻璃纤维面板2.1和外玻璃纤维面板2.2均采用无碱玻璃纤维铺设而成。外玻璃纤维面板2.2的厚度大于内玻璃纤维面板2.1的厚度，在本实施例中，玻璃纤维内面板2.1的厚度不大于1.5mm。外玻璃纤维面板2.2为不等厚面板，在本实施例中，从距整流罩壳体的理论尖点即图1中的O点300mm至700mm外玻璃纤维面板2.2的厚度为3.4mm，从距O点700mm至1000mm外玻璃纤维面板2.2的厚度为2.4mm，从距O点1000mm至2200mm外玻璃纤维面板2.2的厚度为2.0mm，从距O点2200mm至2800mm外玻璃纤维面板2.2即圆柱段5的厚度为2.4mm。外玻璃纤维面板2.2在锥面形的不等厚设计是为了在满足防热要求的前提下尽可能降低整流罩壳体的质量，圆柱形的玻璃纤维外面板2.2采用加厚处理是为了提高该部位的刚度，以满足抛罩分离工作时的刚度要求。

底部端框3属于整流罩壳体与相邻舱段的连接接口，与蜂窝夹层筒体2相连，在本实施例中，底部端框3呈端面开孔的圆盖结构，插入在内玻璃纤维面板2.1和外玻璃纤维面板2.2形成的槽口中。由于底部端框3需要承受较大荷载，所以底部端框3采用双面胶接加螺纹连接的方式固定，在本实施例中，由碳纤维铺层铺设而成，采用凸、凹模合模的方式固化成型。

所述内玻璃纤维面板2.1与外玻璃纤维面板2.2之间设有预埋件2.8，所述预埋件2.8与其相邻的芳纶纸蜂窝块2.4之间通过发泡胶涂层(图中未示出)过渡相连，以实现平缓过渡。预埋件2.8通常采用金属制作，在本实施例中，预埋件2.8为铝合金材料。在制作时，先将预埋件2.8基本加工到位，待飞行器整流罩壳体固化成型后再加工装配所需的螺纹孔(图中未示出)。

所述蜂窝夹状筒体2上设有操作口2.6，所述操作口2.6外缘设有环状的加强板2.7，以实现对整流罩壳体局部的补强，在本实施例中，加强板2.7为碳纤维铺层铺设，采用凸、凹模合模的方式固化成型。所述加强板2.7与芳纶纸蜂窝块2.4之间通过发泡胶涂层(图中未示出)过渡相连，以实现平缓过渡。

参见图4，芳纶纸蜂窝夹芯层2.3由多个芳纶纸蜂窝块2.4组成，所述芳纶纸蜂窝块2.4在其展开方向开有导流槽2.10，在本实施例中，芳纶纸蜂窝夹芯层2.3的材料密度为64kg/m³，导流槽2.10的截面长×宽＝(1.5～3)mm×(1.5～3)mm。每一芳纶纸蜂窝块2.4朝向内玻璃纤维面板2.1的一面四周均设置有倒角，从而在内玻璃纤维面板2.1和外玻璃纤维面板2.2之间形成网格状排气通道2.5，在本实施例中，倒角的长×宽＝(1.5～4)mm×(1.5～4)mm。由于芳纶纸蜂窝和玻璃纤维均是透波性能良好的材料，且整流罩壳体的主要组成部分是蜂窝夹层筒体2，这使得飞行器整流罩壳体具备了良好的透波性能。

参见图5，所述网格状排气通道2.5上嵌置有带排气通孔的透气块2.9，在本实施例中，透气块2.9的安装位置靠近底部端框3，透气块2.9的排气通孔为螺纹孔，在运载器飞行前可使用螺钉(图中未示出)对排气通孔进行封堵，以避免异物进入。由于芳纶纸蜂窝块2.4和透气块2.9结构的设置，使得蜂窝夹层筒体2中的气流可以经过网格状排气通道2.5和透气块2.9上的排气通孔排出，实现排气降压功能，避免飞行过程中的压力变化导致的内玻璃纤维面板2.1、外玻璃纤维面板2.2与芳纶纸蜂窝夹芯层2.3的剥离。

制作整流罩壳体时，先采用凸模进行整个蜂窝夹层筒体2的结构铺层，即依次进行内玻璃纤维面板2.1铺层、芳纶纸蜂窝夹芯层2.3的组装、预埋件2.8和加强板2.7的安装定位以及外玻璃纤维面板2.2铺层。在制作过程中需要在内玻璃纤维面板2.1、外玻璃纤维面板2.2、芳纶纸蜂窝夹芯层2.3、加强板2.7和预埋件2.8上贴胶膜。在芳纶纸蜂窝夹芯层2.3与加强板2.7、预埋件2.8的连接部位通过发泡胶涂层进行过渡相连。除底部端框3之外的壳体主体4的制作过程需要经过多次预固化，并最后进行一次固化。预固化和固化均在热压罐内进行，脱模后即形成端头帽1和蜂窝夹层筒体2，接着将底部端框3插入内玻璃纤维面板2.1和外玻璃纤维面板2.2形成的槽口中，采用双面胶加螺接的方式与蜂窝夹层筒体2进行连接。底部端框3固化成型后，在靠近底部端框3的外玻璃纤维面板2.2上打孔安装透气块2.9，最终形成飞行器整流罩壳体。

本实用新型的飞行器整流罩壳体仅75kg，同时具有良好的透波性能、满足承载、轻质、热防护及排气的要求。

Claims (10)

1.一种飞行器整流罩壳体，包括壳体主体(4)，所述壳体主体(4)由端头帽(1)、蜂窝夹层筒体(2)和底部端框(3)依次连接而成，所述端头帽(1)和蜂窝夹层筒体(2)的前段结合在一起呈锥面形，所述蜂窝夹层筒体(2)的后段呈圆柱形，所述壳体主体(4)在整体上呈子弹头形，其特征在于：

所述端头帽(1)是由内玻璃纤维铺层(1.1)、中间玻璃布夹芯铺层(1.3)和外玻璃纤维铺层(1.2)形成的实心体结构；

所述蜂窝夹层筒体(2)包括内玻璃纤维面板(2.1)、芳纶纸蜂窝夹芯层(2.3)和外玻璃纤维面板(2.2)；所述芳纶纸蜂窝夹芯层(2.3)由多个芳纶纸蜂窝块(2.4)组合而成，每一芳纶纸蜂窝块(2.4)朝向内玻璃纤维面板(2.1)的一面四周均设置有倒角，从而在内玻璃纤维面板(2.1)和外玻璃纤维面板(2.2)之间形成网格状排气通道(2.5)，所述网格状排气通道(2.5)上嵌置有带排气通孔的透气块(2.9)；

所述内玻璃纤维铺层(1.1)与内玻璃纤维面板(2.1)之间、外玻璃纤维铺层(1.2)与外玻璃纤维面板(2.2)之间均为一体化铺设成形结构。

2.根据权利要求1所述的飞行器整流罩壳体，其特征在于：所述芳纶纸蜂窝块(2.4)在其展开方向开有导流槽(2.10)，所述导流槽(2.10)的截面长×宽＝(1.5～3)mm×(1.5～3)mm。

3.根据权利要求1或2所述的飞行器整流罩壳体，其特征在于：所述芳纶纸蜂窝块(2.4)朝向内玻璃纤维面板(2.1)的一面四周设置的倒角的长×宽＝(1.5～4)mm×(1.5～4)mm。

4.根据权利要求1或2所述的飞行器整流罩壳体，其特征在于：所述外玻璃纤维面板(2.2)为不等厚面板。

5.根据权利要求1或2所述的飞行器整流罩壳体，其特征在于：所述外玻璃纤维面板(2.2)的厚度大于内玻璃纤维面板(2.1)的厚度。

6.根据权利要求1或2所述的飞行器整流罩壳体，其特征在于：所述底部端框(3)呈端面开孔的圆盖结构，插入在内玻璃纤维面板(2.1)与外玻璃纤维面板(2.2)形成的槽口中，并采用双面胶接加螺纹连接的方式固定。

7.根据权利要求1或2所述的飞行器整流罩壳体，其特征在于：所述内玻璃纤维面板(2.1)与外玻璃纤维面板(2.2)之间设置有预埋件(2.8)，所述预埋件(2.8)与其相邻的芳纶纸蜂窝块(2.4)之间通过发泡胶涂层过渡相连。

8.根据权利要求1或2所述的飞行器整流罩壳体，其特征在于：所述透气块(2.9)的安装位置靠近底部端框(3)。

9.根据权利要求1或2所述的飞行器整流罩壳体，其特征在于：所述蜂窝夹层筒体(2)上设有操作口(2.6)。

10.根据权利要求9所述的飞行器整流罩壳体，其特征在于：所述操作口(2.6)外缘设有环状加强板(2.7)。

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