CN202329435U - 多层结构防隔热一体化舱段 - Google Patents

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杨义军
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Abstract

一种多层结构防隔热一体化舱段，包括金属承力层、隔热层、加强筋和防热层，加强筋和金属承力层通过螺栓连接，加强筋相互交错构成网格结构，隔热层安装在加强筋之间的网格当中；防热层通过螺钉与加强筋连接。本实用新型提供的多层结构防隔热一体化舱段，采用防热层+隔热层+承力层的多层防隔热结构，按述结构制造的多层结构防隔热一体化舱段，适用于1000℃以内的热流环境，综合导热系数不大于0.1W/m.K。

Description

多层结构防隔热一体化舱段
技术领域
本实用新型属于导弹弹体高温防隔热领域，具体涉及一种多层结构防隔热一体化舱段的结构。 
背景技术
高超声速飞行器在跨大气层再入或在大气层内飞行过程中需要经受长时间的持续气动加热，总加热量很大，同时，飞行器复杂的升力体外形造成了不同部位的温度差异很大。为了满足飞行品质和控制精度，要求在飞行过程中弹头外形尽量保持不变。因此，大面积的热防护系统除了要具有一定的抗氧化烧蚀能力外，还必须具有优良的隔热性能，现有成熟的碳/酚醛以及玻璃/酚醛复合材料为代表的烧蚀型热防护材料越来越无法满足使用需求。防热层+隔热层+承力层的多层防隔热功能一体化结构将会成为未来热防护的趋势，但由于一般的隔热层材料力学性能较差，受力时容易变形失效，无法将防热层承受的外部载荷有效传递至承力层，因此，隔热层与承力层以及防热层之间的连接以及热匹配问题成为一个重点和难点问题。 
发明内容
本发明的目的是提供一种在同时保证舱段的外形尺寸的同时能够满足舱段防隔热需求的多层结构防隔热一体化舱段 
本实用新型的目的是这样实现的：一种多层结构防隔热一体化舱段，包括金属承力层、隔热层、加强筋和防热层，加强筋金属层通过螺栓连接，加强筋相互交错构成网格结构，隔热层安装在强筋之间的网格当中；防热层通过螺钉与加强筋连接。
金属承力层材料为钛合金或铝合金。金属承力层材连接位置由内向外加工有沉孔。所述的加强筋采用石英陶瓷复合材料制成，分为环向加强筋和纵向加强筋，加强筋连接位置加工通孔，在连接面的另一侧以通孔为中心加工矩形槽，矩形槽深度大于螺母厚度尺寸并保证螺母放入后不发生转动。防热层由C/SiC材料制成。防热层为多瓣拼接结构，连接位置由外向内加工沉孔，防热层拼接缝使用高温粘接剂进行密封。 
本实用新型提供的多层结构防隔热一体化舱段，采用防热层+隔热层+承力层的多层防隔热结构，按述结构制造的多层结构防隔热一体化舱段，适用于1000℃以内的热流环境，综合导热系数不大于0.1W/m.K。 
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。 
图1为金属承力层截面示意图； 
图2为环向筋（三分之一）截面图；
图3为纵向筋示意图；
图4为隔热层（三分之一）截面示意图；
图5为防热层示意图；
图6、7为装配组合示意图。
图中，1、金属承力层，2、隔热层，3、环向加强筋，4、防热层，5、连接螺母，6、纵向加强筋，7、连接螺钉。 
具体实施方式
本实用新型的结构如图1－7所示：一种多层结构防隔热一体化舱段，包括金属承力层1、隔热层2、加强筋和防热层4，加强筋与金属承力层1通过螺栓连接，加强筋相互交错构成网格结构，隔热层2安装在加强筋之间的网格当中；防热层4通过连接螺钉7与加强筋连接。 
金属承力层材料为钛合金或铝合金。 
金属承力层材连接位置由内向外加工有沉孔。 
所述的加强筋采用石英陶瓷复合材料制成，分为环向加强筋3和纵向加强筋6，加强筋连接位置加工通孔，在连接面的另一侧以通孔为中心加工矩形槽，矩形槽深度大于螺母厚度尺寸并保证螺母放入后不发生转动。防热层由C/SiC材料制成。防热层为多瓣拼接结构，连接位置由外向内加工沉孔，防热层拼接缝使用高温粘接剂进行密封。 
本实用新型的加工过程如下： 
1、金属层的加工
将金属舱段毛坯料并加工成金属层，金属层为圆筒结构，主要起承载作用。在与环向筋、纵向筋连接位置从舱段内加工沉孔。
2、加强筋加工 
将石英陶瓷复合材料加工成环向加强筋3和纵向加强筋6，环向筋和纵向筋连接位置加工通孔，并在连接面另一侧加工矩形槽；
3、连接螺栓加工
使用高温合金加工连接螺母5和连接螺钉7，连接螺母5截面为矩形，保证能够完全平放在加强筋的矩形槽中且不发生转动；连接螺钉7为“一”字沉头形式，其长度能够穿过金属层（或者防热层）和加强筋通孔与矩形槽中的螺母进行连接；
4、加强筋连接
取环向筋或者纵向筋，将螺母预置于加强筋与金属层连接面的矩形槽中后，用石英纤维毡将矩形槽填充密实，将连接面与金属层贴合，使另一面的矩形槽对应的通孔与金属层上的开孔位置对齐，在加强筋矩形槽中放置螺母后将螺钉从金属层内壁拧入将加强筋固定。按照此方案将所有的环向筋和纵向筋固定在金属层上。
5、隔热层加工安装 
按照金属层以及加强筋形成的网格尺寸成型、加工硬质气凝胶隔热层材料并安装在网格当中。
6、防热层加工 
根据隔热层及加强筋的外形尺寸加工C/SiC层，并在与加强筋连接的位置从外向内加工沉孔。
7、防热层连接 
使防热层沉孔与加强筋上对应的通孔位置对齐，将螺钉穿过防热层和加强筋上的孔后与预置在加强筋另一侧矩形槽内的螺母进行连接。
8、拼缝密封 
配制高温无机粘接剂，涂抹在防热层之间的拼缝位置，待固化后用砂纸打磨平整。

Claims (6)

1.一种多层结构防隔热一体化舱段，包括金属承力层、隔热层、加强筋和防热层，其特征在于：加强筋和金属承力层通过螺栓连接，加强筋相互交错构成网格结构，隔热层安装在加强筋之间的网格当中；防热层通过螺钉与加强筋连接。
2.根据权利要求1所述的多层结构防隔热一体化舱段，其特征在于：金属承力层材料为钛合金或铝合金。
3.根据权利要求1或2所述的多层结构防隔热一体化舱段，其特征在于：金属承力层材连接位置由内向外加工有沉孔。
4.根据权利要求1所述的多层结构防隔热一体化舱段，其特征在于：所述的加强筋采用石英陶瓷复合材料制成，分为环向加强筋和纵向加强筋，加强筋连接位置加工通孔，在连接面的另一侧以通孔为中心加工矩形槽，矩形槽深度大于螺母厚度尺寸并保证螺母放入后不发生转动。
5.根据权利要求1所述的多层结构防隔热一体化舱段，其特征在于：防热层由C/SiC材料制成。
6.根据权利要求1或5所述的多层结构防隔热一体化舱段，其特征在于：防热层为多瓣拼接结构，连接位置由外向内加工沉孔，防热层拼接缝使用高温粘接剂进行密封。
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