RU2762750C2 - Комбинированная изолирующая неоксидная система тепловой защиты повышенной жесткости и способ изготовления неоксидного керамического композита для ее создания - Google Patents

Комбинированная изолирующая неоксидная система тепловой защиты повышенной жесткости и способ изготовления неоксидного керамического композита для ее создания Download PDF

Info

Publication number
RU2762750C2
RU2762750C2 RU2017140090A RU2017140090A RU2762750C2 RU 2762750 C2 RU2762750 C2 RU 2762750C2 RU 2017140090 A RU2017140090 A RU 2017140090A RU 2017140090 A RU2017140090 A RU 2017140090A RU 2762750 C2 RU2762750 C2 RU 2762750C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
thermal protection
protection system
low density
porous ceramic
Prior art date
Application number
RU2017140090A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017140090A (ru
RU2017140090A3 (ru
RU2762750C9 (ru
Inventor
Ванн ХЭН
Винни В. ЧЭНЬ
Лиэнн Л. ЛЕМАН
Патрик Дж. МОБЕРС
Мерна И. САЛАМА
Томас Р. ПИННИ
Джонатан Д. ЭМБЛЕР
Дэн И. ДРИМЕЙЕР
Original Assignee
Зе Боинг Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Зе Боинг Компани filed Critical Зе Боинг Компани
Publication of RU2017140090A publication Critical patent/RU2017140090A/ru
Publication of RU2017140090A3 publication Critical patent/RU2017140090A3/ru
Publication of RU2762750C2 publication Critical patent/RU2762750C2/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2762750C9 publication Critical patent/RU2762750C9/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B18/00—Layered products essentially comprising ceramics, e.g. refractory products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B1/00—Layered products having a non-planar shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B25/00—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber
    • B32B25/04—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber comprising rubber as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B25/08—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber comprising rubber as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B25/00—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber
    • B32B25/20—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber comprising silicone rubber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/28—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • B32B27/283—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42 comprising polysiloxanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/266—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by an apertured layer, the apertures going through the whole thickness of the layer, e.g. expanded metal, perforated layer, slit layer regular cells B32B3/12
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/02—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by a sequence of laminating steps, e.g. by adding new layers at consecutive laminating stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/144—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers using layers with different mechanical or chemical conditions or properties, e.g. layers with different thermal shrinkage, layers under tension during bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/16—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with all layers existing as coherent layers before laminating
    • B32B37/18—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with all layers existing as coherent layers before laminating involving the assembly of discrete sheets or panels only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/14—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by a layer differing constitutionally or physically in different parts, e.g. denser near its faces
    • B32B5/145—Variation across the thickness of the layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/027—Thermal properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/005—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/005—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile
    • B32B9/007—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile comprising carbon, e.g. graphite, composite carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/04—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B9/043—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of natural rubber or synthetic rubber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/04—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B9/047—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material made of fibres or filaments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C1/40—Sound or heat insulation, e.g. using insulation blankets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/52—Protection, safety or emergency devices; Survival aids
    • B64G1/58—Thermal protection, e.g. heat shields
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/001—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating directly with other burned ceramic articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
    • C04B37/028—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles by means of an interlayer consisting of an organic adhesive, e.g. phenol resin or pitch
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H7/00—Armoured or armed vehicles
    • F41H7/02—Land vehicles with enclosing armour, e.g. tanks
    • F41H7/04—Armour construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B15/00—Self-propelled projectiles or missiles, e.g. rockets; Guided missiles
    • F42B15/34—Protection against overheating or radiation, e.g. heat shields; Additional cooling arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/03—3 layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/40—Symmetrical or sandwich layers, e.g. ABA, ABCBA, ABCCBA
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/26—Polymeric coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/105—Ceramic fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2305/00—Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/02—Cellular or porous
    • B32B2305/026—Porous
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/304—Insulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/72—Density
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/72—Density
    • B32B2307/722—Non-uniform density
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/732—Dimensional properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/732—Dimensional properties
    • B32B2307/734—Dimensional stability
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2315/00—Other materials containing non-metallic inorganic compounds not provided for in groups B32B2311/00 - B32B2313/04
    • B32B2315/02—Ceramics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2383/00—Polysiloxanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/08—Cars
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C04B2237/363—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C04B2237/365—Silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C04B2237/368—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/38—Fiber or whisker reinforced
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
    • C04B2237/704—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the ceramic layers or articles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Critical Care (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)

Abstract

Изобретение относится к тепловой защите транспортных средств. Система (200) тепловой защиты содержит наружный слой (210) для защиты части конструкции транспортного средства. Система (200) тепловой защиты дополнительно содержит внутренний слой (220) для соответствия указанной части (108) конструкции транспортного средства. Система (200) тепловой защиты также содержит изоляционный слой (230), находящийся между внутренним и наружным слоями (210, 220). Изоляционный слой (230) содержит пористый керамический изоляционный материал с низкой плотностью, имеющий уплотненную часть (232), покрывающую внутреннюю поверхность наружного слоя (210) для усиления адгезии. Техническим результатом изобретения является создание эффективной по весу системы тепловой защиты с возможностью выдерживать высокую температуру без ухудшения характеристик системы тепловой защиты, а также повышение простоты изготовления. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящая заявка имеет отношение к системам тепловой защиты для транспортных средств и, в частности, относится к комбинированной изолирующей неоксидной системе тепловой защиты повышенной жесткости (rigidized hybrid insulating non-oxide, RHINO) и способу изготовления неоксидного керамического композита для ее создания для высокоскоростного транспортного средства, например, высокоскоростного ударного оружия.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Типичная система тепловой защиты для высокоскоростного транспортного средства содержит несколько слоев материала. Слои материала могут включать изолирующий слой, находящийся между наружным слоем и внутренним слоем, который согласуется с поверхностью части конструкции высокоскоростного транспортного средства. Например, в известной системе тепловой защиты изоляционный слой содержит относительно жесткий материал, такой как волокнистый керамический материал с относительно низкой плотностью. Наружный слой содержит по существу жесткий и относительно тонкий элемент, имеющий относительно высокую термостойкость и относительно высокую структурную прочность, например композитный материал с керамической матрицей. Внутренний слой содержит упруго сжимаемый материал, который имеет относительно низкую жесткость при сдвиге или относительно низкую жесткость при растяжении. Внутренний слой предварительно нагружают путем прижатия к части конструкции транспортного средства, когда наружный слой находится на указанной части конструкции транспортного средства. Было бы желательно предоставить улучшенные системы тепловой защиты высокоскоростных транспортных средств, таких как высокоскоростное ударное оружие.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Согласно одному аспекту изобретения для части конструкции транспортного средства предусмотрена система тепловой защиты. Система тепловой защиты содержит наружный слой для защиты части конструкции транспортного средства. Система тепловой защиты дополнительно содержит внутренний слой для согласования с частью конструкции транспортного средства. Система тепловой защиты также содержит изоляционный слой, расположенный между внутренним и наружным слоями. Изоляционный слой содержит пористый керамический изоляционный материал с низкой плотностью, имеющий уплотненную часть, покрывающую внутреннюю поверхность наружного слоя для усиления адгезии.
[0004] Согласно другому аспекту изобретения для части конструкции транспортного средства предусмотрена система тепловой защиты. Система тепловой защиты содержит наружный жесткий слой, содержащий тонкопленочный слой из неоксидного керамического композита, например, карбида кремния, упрочненного углеродным волокном, для защиты части конструкции транспортного средства. Система тепловой защиты дополнительно содержит внутренний конформный слой, согласующийся с частью конструкции транспортного средства. Система тепловой защиты также содержит жесткий керамический изоляционный слой, находящийся между внутренним и наружным слоями. Изоляционный слой содержит пористый керамический материал с низкой плотностью, имеющий плотность в интервале между около 12 фунт/фут3 (192 кг/м3) и 25 фунт/фут3 (400 кг/м3).
[0005] Согласно еще одному аспекту изобретения предложен способ изготовления неоксидного керамического композита для создания комбинированной изолирующей неоксидной системы тепловой защиты повышенной жесткости для части конструкции транспортного средства. Способ включает формирование слоя пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью, имеющего плотность в интервале между около 12 фунт/фут3 (192 кг/м3) и 25 фунт/фут3 (400 кг/м3), с получением требуемого размера и формы. Способ дополнительно включает уплотнение части слоя покрытия из пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью для создания уплотненной части слоя, имеющей плотность в интервале между около 24 фунт/фут3 (384 кг/м3) и 50 фунт/фут3 (801 кг/м3). Способ также включает совместную обработку многослойной уплотненной части слоя с получением тонкопленочного слоя неоксидного керамического композита, например карбида кремния, упрочненного углеродным волокном. Способ дополнительно включает покрытие внутренней поверхности слоя пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью слоем согласующегося материала.
[0006] Другие аспекты станут очевидными из нижеследующего подробного описания, сопровождающих чертежей и прилагаемой формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0007] ФИГ. 1 представляет собой разнесенный вид в перспективе, показывающий в наиболее подходящем сечении некоторые части одной части конструкции высокоскоростного транспортного средства, охваченного комбинированной теплоизоляционной системой повышенной жесткости, выполненной согласно примерному варианту осуществления.
[0008] ФИГ. 2 представляет собой увеличенный вид части по ФИГ. 1, на котором показано поперечное сечение слоев материала предлагаемой системы тепловой защиты.
[0009] ФИГ. 3 представляет собой блок-схему, показывающую примерный способ изготовления неоксидного керамического композита для создания системы тепловой защиты по ФИГ. 1 и 2.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[00010] Настоящее раскрытие относится к комбинированной изолирующей неоксидной системе тепловой защиты повышенной жесткости (rigidized hybrid insulating non-oxide, RHINO) и способу изготовления неоксидного керамического композита для ее изготовления. Конкретная конструкция системы тепловой защиты и отрасль, в которой систему тепловой защиты реализуют, могут варьироваться. Следует понимать, что нижеприведенное раскрытие содержит несколько вариантов осуществления или примеров реализации различных признаков различных вариантов осуществления. Для упрощения настоящего раскрытия описаны конкретные примеры компонентов и устройств. Они являются всего лишь примерами и не предназначены для ограничения.
[00011] В качестве примера приведенное ниже описание описывает предлагаемую систему тепловой защиты для защиты высокоскоростного транспортного средства, например высокоскоростного ударного оружия. Предлагаемая система тепловой защиты может быть реализована производителем оригинального оборудования (ПОО) для изготовления систем тепловой защиты в соответствии с военными и космическими техническими нормами.
[00012] Со ссылкой на ФИГ. 1 проиллюстрирован вид в перспективе с пространственным разделением деталей примерного высокоскоростного транспортного средства 100, охваченного предлагаемой системой тепловой защиты, выполненной согласно примерному варианту осуществления. Вид в перспективе с пространственным разделением деталей на ФИГ. 1 показывает некоторые части только в разрезе. Высокоскоростное транспортное средство 100 содержит переднюю коническую часть 102, которая расположена между задней частью 104 конуса и носовым кончиком 106.
[00013] Носовой кончик 106 может содержать вольфрамовый материал. Задний конический участок 104 имеет часть 108 конструкции в виде ребра, которая может содержать титановый материал. Титановая часть 108 конструкции в виде ребра расположена перед перегородкой 110, которая также может содержать титановый материал. Задняя коническая часть 104 имеет длину около 36 дюймов (91,44 см), а передняя коническая часть 102 имеет длину около 16 дюймов (40,64 см). Система 200 тепловой защиты размещена на передней конической части 102 и задней конической части 104.
[00014] На ФИГ. 2 проиллюстрирован увеличенный вид части (обозначенной цифрой 2 на ФИГ. 1) по ФИГ. 1. На увеличенном виде по ФИГ. 2 показано поперечное сечение слоев материала комбинированной изолирующей неоксидной системы 200 тепловой защиты повышенной жесткости (rigidized hybrid insulating non-oxide, RHINO). Система 200 тепловой защиты содержит наружный слой 210 для защиты части конструкции (например, передней и задней конических частей 102, 104) транспортного средства 100. Система 200 тепловой защиты дополнительно содержит внутренний слой 220 для согласования с частью конструкции транспортного средства. Система 200 тепловой защиты также содержит изоляционный слой 230, находящийся между внутренним и наружным слоями 210, 220. Изоляционный слой 230 содержит пористый керамический изоляционный материал с низкой плотностью, имеющий уплотненную часть 232, которая покрывает внутреннюю поверхность 212 наружного слоя 210 для усиления адгезии и обеспечения совместимости с наружным слоем 210.
[00015] В примере варианта осуществления, показанном на ФИГ. 1 и 2, наружный слой 210 содержит тонкопленочный жесткий слой из карбида кремния (C-SiC), упрочненного углеродным волокном, для защиты части конструкции транспортного средства. Тонкопленочный слой C-SiC 210 имеет толщину от около 0,04 дюйма (0,102 см) до около 0,08 дюйма (0,203 см). Тонкопленочный слой C-SiC 210 имеет коэффициент теплового расширения около 1,65 миллионных долей на градус по Фаренгейту (част/млн/°F) (0,92 част/млн/°С). В некоторых вариантах осуществления наружный слой 210 содержит тонкопленочный слой из керамического упрочненного керамическим волокном неоксидного композитного материала с керамической матрицей, например карбида кремния, упрочненного углеродным волокном, карбида кремния, упрочненного карбидокремниевым волокном, карбида гафния, упрочненного углеродным волокном, борида гафния, упрочненного углеродным волокном, нитрида кремния, упрочненного углеродным волокном, имеющего толщину от около 0,04 дюйма (0,102 см) до около 0,08 дюйма (0,203 см).
[00016] Пример внутреннего слоя 220 содержит конформный слой силикона 222 для согласования с частью 108 конструкции транспортного средства. Слой согласующегося силикона 222 соединен с вулканизирующимся при комнатной температуре силиконом 224, который покрывает внутреннюю поверхность 234 изоляционного слоя 230. Слой согласующегося силикона 222 имеет толщину около 0,25 дюйма (0,635 см).
Вулканизирующийся при комнатной температуре силикон 224 имеет толщину около 0,01 дюйма (0,025 см). В некоторых вариантах осуществления внутренний слой 220 содержит слой согласующегося материала, такого как силикон, или прокладку для изоляции от механического воздействия, которая покрывает внутреннюю поверхность изоляционного слоя 230. В некоторых вариантах осуществления слой согласующегося материала адгезивно связан с изоляционным слоем 230.
[00017] Изоляционный слой 230 имеет толщину около 1 дюйма (2,54 см). Пористый керамический материал с низкой плотностью изоляционного слоя 230 является жестким и имеет плотность в интервале между около 12 фунтов на кубический фут (фунт/фут3) (192 кг/м3) и 25 фунт/фут3 (400 кг/м3). Изоляционный слой 230 имеет коэффициент теплового расширения около 1,58 част/млн/°F. Уплотненная часть 232 имеет коэффициент теплового расширения около 1,58 миллионных долей на градус по Фаренгейту (част/млн/°F). Уплотненная часть 232 имеет толщину от около 0,10 дюйма (0,254 см) до около 0,20 дюйма (0,508 см).
[00018] Комбинация наружных, внутренних и изоляционных слоев 210, 220, 230 взаимодействует, чтобы обеспечить возможность системе 200 тепловой защиты выдерживать температуру до или выше 3000°F (1649°С) без ухудшения характеристик системы 200 тепловой защиты, с сохранением работоспособности указанной части конструкции транспортного средства при максимально допустимой для нее температуре или ниже этого значения.
[00019] Следующий пример иллюстрирует способ изготовления неоксидного керамического композита для создания системы 200 тепловой защиты согласно варианту осуществления. Данный примерный способ предназначен для иллюстрации и никоим образом не ограничивает объем изобретения.
[00020] Показанная ФИГ. 3 блок-схема 300 изображает примерный способ получения примерного неоксидного керамического композита для создания примерной системы 200 тепловой защиты, показанной на ФИГ. 1 и 2. На этапе 302 формируют слой пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью (например, механически обработанный) требуемого размера и формы (то есть окончательного размера и формы). Примерный пористый керамический изоляционный материал с низкой плотностью коммерчески доступен под номенклатурным кодом HBMS-36-021-01 от компании Boeing, расположенной в Хантингтон-Бич, Калифорния. Возможно применение других пористых керамических изоляционных материалов с низкой плотностью, которые могут быть использованы, например, пеноматериал из углерода или карбида кремния. Затем процесс переходит к этапу 304.
[00021] На этапе 304 часть 232 слоя пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью уплотняют для создания многослойной уплотненной части слоя. В некоторых вариантах осуществления часть 232 слоя уплотняют путем пропитки суспензией керамического материала и последующим отверждением с последующей пропиткой предкерамическим полимером и пиролизом, чтобы закрыть поры и, таким образом, создать многослойную уплотненную часть слоя. В некоторых вариантах осуществления пористый керамический изоляционный материал с низкой плотностью подвергают многократному пиролизу и многократному покрытию полимерной смолой для удаления структурной пористости, чтобы создать уплотненную часть 232 слоя. В некоторых вариантах осуществления уплотненная часть 232 слоя имеет плотность в интервале между около 24 фунт/фут3 (384 кг/м3) и 50 фунт/фут3 (801 кг/м3).
[00022] Затем на этапе 306 уплотненную часть 232 слоя из этапа 304 совместно обрабатывают с тонкопленочным слоем неоксидного керамического композита, например, C-SiC 210. Более конкретно, уплотненную часть 232 слоя совместно обрабатывают с тонкопленочным слоем C-SiC 210 путем непосредственной обработки тонкопленочного слоя C-SiC 210 с уплотненной частью 232 слоя и подвергают тонкопленочный слой C-SiC 210 многократной пропитке полимерной смолой и многократному пиролизу для создания полностью уплотненного тонкопленочного слоя C-SiC 210. Кроме того, как показано на этапе 308, внутреннюю поверхность слоя пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью покрывают слоем согласующегося материала 222, который соединен с вулканизирующимся при комнатной температуре силиконом 224. Затем процесс завершается.
[00023] Неоксидный керамический композит, изготовленный в соответствии с вышеописанным примерным способом, подходит для создания любой системы тепловой защиты, такой как, например, примерная система 200 тепловой защиты, показанная на ФИГ. 1 и 2. В частности, полученный неоксидный керамический композит может быть использован для изготовления систем тепловой защиты для применения в высокоскоростном транспортном средстве.
[00024] Следует понимать, что система тепловой защиты интегрированного комбинированного материала предусмотрена для высокоскоростного транспортного средства, например, высокоскоростного ударного оружия. Система тепловой защиты может быть размещена поверх холодной части конструкции транспортного средства или теплой части конструкции транспортного средства. Слой конформного материала частично изолирует слой пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью и тонкую неоксидную керамическую композитную пленку, так что система термической защиты «плавает» поверх указанной частью конструкции транспортного средства. Кроме того, коэффициент теплового расширения тонкопленочного слоя неоксидного керамического композита, такого как C-SiC (т.е. около 1,65 част/млн/°F (0,92 част/млн/°С) в приведенном выше примере) и коэффициент теплового расширения изоляционного слоя (т.е. около 1,58 част/млн/°F (0,88 част/млн/°С) в вышеприведенном примерном варианте осуществления) полностью согласуются. Это обеспечивает хорошую связь между слоем изоляции и тонкопленочным слоем C-SiC с низким внутренним напряжением при повышенных температурах.
[00025] Результатом является эффективная по весу система тепловой защиты (по сравнению с системами теплозащиты современного уровня техники) с возможностью выдерживать температуру 3000°F (1649°С) без ухудшения характеристик системы тепловой защиты, когда система тепловой защиты «плавает» поверх части конструкции транспортного средства. Другим результатом является система тепловой защиты, которую относительно проще изготовить по сравнению с системами тепловой защиты, содержащими многослойную конфигурацию неоксидного композита с керамической матрицей.
[00026] Также следует понимать, что интегрированная система тепловой защиты из комбинированного материала устраняет необходимость в толстом слоистом материале. Например, тонкая пленка C-SiC упрочняется нижним изолирующим слоем с низкой плотностью и частью конструкции транспортного средства. Это обеспечивает полуструктурную оболочку, которая не требует дополнительного повышения жесткости для предотвращения изгиба при аэродинамических нагрузках, акустических нагрузках или механических нагрузках. Кроме того, конформный слой отделяет пути передачи нагрузки между частью конструкции транспортного средства и полуструктурной оболочкой из изоляционного материала с низкой плотностью и тонкой пленки C-SiC. В результате получается полуструктурная оболочка, обладающая не только способностью выдерживать высокие температуры и малым весом, но и отличные изоляционные характеристики, хорошую прочность и стойкость к повреждениям.
[00027] Хотя приведенное выше описание описывает пример неоксидного керамического композита и примерного способа изготовления неоксидного керамического композита для ПОО в соответствии с военными и космическими нормативными требованиями, можно предположить, что примерный неоксидный керамический композит и способы могут быть реализованы в любой отрасли в соответствии с применяемыми отраслевыми стандартами.
Кроме того, раскрытие включает варианты осуществления в соответствии со следующими положениями:
Пункт 1. Система тепловой защиты для части конструкции транспортного средства, содержащая:
наружный слой для защиты части конструкции транспортного средства;
внутренний слой для согласования с частью конструкции транспортного средства и
изоляционный слой, находящийся между внутренним и наружным слоями,
причем изоляционный слой содержит пористый керамический изоляционный материал с низкой плотностью, имеющий уплотненную часть, которая покрывает внутреннюю поверхность наружного слоя для усиления адгезии.
Пункт 2. Система тепловой защиты по п. 1, в которой уплотненная часть пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью имеет толщину в интервале между около 0,10 дюйма (0,254 см) и около 0,20 дюйма (0,508 см).
Пункт 3. Система тепловой защиты по п. 1, в которой наружный слой содержит тонкопленочный слой упрочненного керамическим волокном неоксидного композитного материала с керамической матрицей, например карбида кремния, упрочненного углеродным волокном, карбида кремния, упрочненного карбидокремниевым волокном, карбида гафния, упрочненного углеродным волокном, борида гафния, упрочненного углеродным волокном, нитрида кремния, упрочненного углеродным волокном, имеющего толщину от около 0,04 дюйма (0,102 см) до около 0,08 дюйма (0,203 см)..
Пункт 4. Система тепловой защиты по п. 1, в которой наружный слой имеет коэффициент теплового расширения около 1,65 част/млн/°F (0,92 част/млн/°С).
Пункт 5. Система тепловой защиты по п. 4, в которой изоляционный слой имеет коэффициент теплового расширения около 1,58 част/млн/°F (0,88 част/млн/°С).
Пункт 6. Система тепловой защиты по п. 5, в которой
(i) внутренний слой содержит слой согласующегося материала, например силикона, или прокладку для изоляции от механического воздействия, который или которая покрывает внутреннюю поверхность изоляционного слоя, и
(ii) комбинация взаимодействующих наружного, внутреннего и изоляционного слоев обеспечивает возможность выдерживания системой тепловой защиты температуры до или выше 3000°F (1649°С) без ухудшения характеристик системы тепловой защиты с сохранением работоспособности указанной части конструкции транспортного средства при максимально допустимой для нее температуре или ниже этого значения.
Пункт 7. Система тепловой защиты по п. 6, в которой слой согласующегося материала адгезивно связан с изоляционным слоем.
Пункт 8. Система тепловой защиты для части конструкции транспортного средства содержит:
наружный жесткий слой, содержащий тонкопленочный слой неоксидного керамического композита для защиты части конструкции транспортного средства;
внутренний конформный слой, согласующийся с частью конструкции транспортного средства; и
жесткий керамический изоляционный слой, находящийся между внутренним и наружным слоями, причем изоляционный слой содержит пористый керамический материал с низкой плотностью, имеющий плотность в интервале между около 12 фунт/фут3 (192 кг/м3) и 25 фунт/фут3 (400 кг/м3).
Пункт 9. Система тепловой защиты по п. 8, в которой тонкопленочный слой неоксидного керамического композита содержит слой карбида кремния, упрочненного углеродным волокном имеющий коэффициент теплового расширения около 1,65 част/млн/°F (0,92 част/млн/°С).
Пункт 10. Система тепловой защиты по п. 9, в которой жесткий керамический изоляционный слой имеет коэффициент теплового расширения около 1,58 част/млн/°F (0,88 част/млн/°С).
Пункт 11. Система тепловой защиты по п. 10, в которой (i) пористый керамический изоляционный материал с низкой плотностью содержит уплотненную часть, которая покрывает внутреннюю поверхность слоя карбида кремния, упрочненного углеродным волокном, для усиления адгезии со слоем карбида кремния, упрочненного углеродным волокном, и
(ii) наружный, внутренний и изоляционный слои в сочетании взаимодействуют, чтобы обеспечить системе тепловой защиты возможность выдерживать температуру до или выше 3000°F (1649°С) без ухудшения характеристик системы тепловой защиты с сохранением работоспособности указанной части конструкции транспортного средства при максимально допустимой для нее температуре или ниже этого значения.
Пункт 12. Система тепловой защиты по п. 11, в которой уплотненная часть пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью имеет толщину в интервале между около 0,10 дюйма (0,254 см) и около 0,20 дюйма (0,508 см).
Пункт 13. Система тепловой защиты по п. 12, в которой внутренний конформный слой связан с вулканизирующимся при комнатной температуре силиконом и покрывает внутреннюю поверхность изоляционного слоя.
Пункт 14. Система тепловой защиты по п. 8, в которой
(i) пористый керамический изоляционный материал с низкой плотностью содержит уплотненную часть, покрывающую внутреннюю поверхность слоя карбида кремния, упрочненного углеродным волокном, для усиления адгезии со слоем карбида кремния, упрочненного углеродным волокном, и
(ii) наружный, внутренний и изоляционный слои в сочетании взаимодействуют, чтобы обеспечить системе тепловой защиты возможность выдерживать температуру до или выше 3000°F (1649°С) без ухудшения характеристик системы тепловой защиты с сохранением работоспособности указанной части конструкции транспортного средства при максимально допустимой для нее температуре или ниже этого значения.
Пункт 15. Система тепловой защиты по п. 14, в которой уплотненная часть пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью имеет толщину в интервале между около 0,10 дюйма (0,254 см) и около 0,20 дюйма (0,508 см).
Пункт 16. Система тепловой защиты по п. 15, в которой слой карбида кремния, упрочненного углеродным волокном, имеет толщину в интервале между около 0,04 дюйма (0,102 см) и около 0,08 дюйма (0,203 см).
Пункт 17. Способ изготовления неоксидного керамического композита для создания комбинированной изолирующей неоксидной системы тепловой защиты повышенной жесткости для части конструкции транспортного средства, включающий:
формирование слоя пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью, имеющего плотность в интервале между около 12 фунт/фут3 (192 кг/м3) и 25 фунт/фут3 (400 г/см3) с получением требуемого размера и формы;
уплотнение части слоя покрытия из пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью для создания многослойной уплотненной части слоя, имеющего плотность в интервале между около 24 фунт/фут3 (384 кг/м3) и 50 фунт/фут3 (801 кг/м3);
совместную обработку многослойной уплотненной части слоя с тонкопленочным слоем неоксидного керамического композита и
покрытие внутренней поверхности слоя пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью слоем согласующегося материала.
Пункт 18. Способ по п. 17, в котором уплотнение части слоя покрытия из пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью включает пропитку части слоя суспензией керамического материала с последующим отверждением, после чего следует пропитка и пиролиз предкерамического полимера, для закрытия пор и, таким образом, создания многослойной уплотненной части слоя.
Пункт 19. Способ по п. 17, в котором уплотнение части слоя покрытия из пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью включает уплотнение части слоя для создания многослойной уплотненной части, имеющей толщину в интервале между около 0,10 дюйма (0,254 см) и около 0,20 дюйма (0,508 см).
Пункт 20. Способ по п. 17, в котором покрытие внутренней поверхности слоя пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью слоем согласующегося материала включает покрытие слоя пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью согласующимся слоем силикона, связанным с вулканизирующимся при комнатной температуре силиконом.
Хотя были показаны и описаны различные аспекты описанных вариантов осуществления, при чтении спецификации специалистам в данной области техники могут прийти в голову модификации. Настоящая заявка включает такие модификации и ограничена только объемом формулы изобретения.

Claims (24)

1. Система (200) тепловой защиты для части конструкции (108) транспортного средства, содержащая:
наружный слой (210) для защиты части (108) конструкции транспортного средства,
причем наружный слой (210) содержит тонкопленочный слой упрочненного керамическим волокном неоксидного композитного материала с керамической матрицей, и указанный тонкопленочный слой имеет толщину в интервале между около 0,04 дюйма (0,102 см) и около 0,08 дюйма (0,203 см);
внутренний слой (220) для согласования с частью (108) конструкции транспортного средства и
изоляционный слой (230), расположенный между внутренним и наружным слоями (210, 220),
причем изоляционный слой (230) содержит пористый керамический изоляционный материал с низкой плотностью, имеющий уплотненную часть (232), которая покрывает внутреннюю поверхность (212) наружного слоя (210) для усиления адгезии.
2. Система (200) тепловой защиты по п. 1, в которой уплотненная часть (232) пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью имеет толщину в интервале между около 0,10 дюйма (0,254 см) и около 0,20 дюйма (0,508 см).
3. Система (200) тепловой защиты по п. 1, в которой тонкопленочный слой упрочненного керамическим волокном неоксидного композитного материала с керамической матрицей представляет собой карбид кремния, упрочненный углеродным волокном, карбид кремния, упрочненный карбидокремниевым волокном, карбид гафния, упрочненный углеродным волокном, борид гафния, упрочненный углеродным волокном, или нитрид кремния, упрочненный углеродным волокном.
4. Система (200) тепловой защиты по п. 1, в которой наружный слой (210) имеет коэффициент теплового расширения около 1,65 ч./млн/°F (0,92 ч./млн/°С).
5. Система (200) тепловой защиты по п. 4, в которой изоляционный слой (230) имеет коэффициент теплового расширения около 1,58 ч./млн/°F (0,88 ч./млн/°С).
6. Система (200) тепловой защиты по любому из пп. 1-5, в которой
(i) внутренний слой (220) содержит слой согласующегося материала (222), такого как силикон, или прокладку для изоляции от механического воздействия, который или которая покрывает внутреннюю поверхность (234) изоляционного слоя (230), и
(ii) комбинация взаимодействующих наружного, внутреннего и изоляционного слоев (210, 220, 230) обеспечивает возможность выдерживания системой (200) тепловой защиты температуры до или выше 3000°F (1649°С) без ухудшения характеристик системы (200) тепловой защиты с сохранением работоспособности указанной части конструкции транспортного средства при максимально допустимой для нее температуре или ниже этого значения.
7. Система (200) тепловой защиты по п. 6, в которой слой согласующегося материала (222) адгезивно связан с изоляционным слоем (230).
8. Система (200) тепловой защиты по п. 1, в которой изоляционный слой (230) содержит пористый керамический материал с низкой плотностью, имеющий плотность в интервале между около 12 фунт/фут3 (192 кг/м3) и 25 фунт/фут3 (400 кг/м3).
9. Система (200) тепловой защиты по п. 6, в которой слой соответствующего материала (222) соединен с вулканизирующимся при комнатной температуре силиконом (224) и покрывает внутреннюю поверхность изоляционного слоя (230).
10. Способ изготовления неоксидного керамического композита для создания комбинированной изолирующей неоксидной системы (200) тепловой защиты повышенной жесткости для части (108) конструкции транспортного средства, включающий:
формирование слоя пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью, имеющего плотность в интервале между около 12 фунт/фут3 (192 кг/м3) и 25 фунт/фут3 (400 г/см3), с получением требуемого размера и формы;
уплотнение части указанного слоя из пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью для создания многослойной уплотненной части слоя, имеющего плотность в интервале между около 24 фунт/фут3 (384 кг/м3) и 50 фунт/фут3 (801 кг/м3);
совместную обработку многослойной уплотненной части слоя с получением тонкопленочного слоя упрочненного керамическим волокном неоксидного композитного материала с керамической матрицей и
покрытие внутренней поверхности (234) слоя пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью слоем согласующегося материала (222).
11. Способ по п. 10, в котором уплотнение части указанного слоя из пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью включает пропитку части слоя суспензией керамического материала с последующим отверждением, после чего следует пропитка и пиролиз предкерамического полимера для закрытия пор и, таким образом, создания многослойной уплотненной части слоя.
12. Способ по п. 10, в котором уплотнение части указанного слоя из пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью включает уплотнение части слоя для создания многослойной уплотненной части, имеющей толщину в интервале между около 0,10 дюйма (0,254 см) и около 0,20 дюйма (0,508 см).
13. Способ по любому из пп. 10-12, в котором покрытие внутренней поверхности (234) слоя пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью слоем согласующегося материала (222) включает покрытие слоя пористого керамического изоляционного материала с низкой плотностью согласующимся слоем силикона, связанным с вулканизирующимся при комнатной температуре силиконом (224).
RU2017140090A 2017-02-08 2017-11-17 Комбинированная изолирующая неоксидная система тепловой защиты повышенной жесткости и способ изготовления неоксидного керамического композита для ее создания RU2762750C9 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/427,581 US10543663B2 (en) 2017-02-08 2017-02-08 Rigidized hybrid insulating non-oxide thermal protection system and method of producing a non-oxide ceramic composite for making the same
US15/427,581 2017-02-08

Publications (4)

Publication Number Publication Date
RU2017140090A RU2017140090A (ru) 2019-05-17
RU2017140090A3 RU2017140090A3 (ru) 2021-04-26
RU2762750C2 true RU2762750C2 (ru) 2021-12-22
RU2762750C9 RU2762750C9 (ru) 2022-01-26

Family

ID=60654613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017140090A RU2762750C9 (ru) 2017-02-08 2017-11-17 Комбинированная изолирующая неоксидная система тепловой защиты повышенной жесткости и способ изготовления неоксидного керамического композита для ее создания

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10543663B2 (ru)
EP (1) EP3360803B1 (ru)
JP (1) JP7029288B2 (ru)
CN (1) CN108394133A (ru)
RU (1) RU2762750C9 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2724195C1 (ru) * 2019-08-27 2020-06-22 Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" Высокоскоростной летательный аппарат
US20210330341A1 (en) * 2020-04-27 2021-10-28 Covidien Lp Coating for electrical components of surgical devices
RU2768313C1 (ru) * 2021-08-16 2022-03-23 Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» Устройство для снижения температуры элементов гиперзвукового аппарата
CN114044124A (zh) * 2021-11-25 2022-02-15 江西九由航空装备有限公司 航空发动机舱壁复合材料整流罩高性能专用隔热件

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5310592A (en) * 1984-11-02 1994-05-10 The Boeing Company Fibrous ceramic aerobrake
US5626951A (en) * 1995-04-03 1997-05-06 Rockwell International Corporation Thermal insulation system and method of forming thereof
RU2509040C2 (ru) * 2012-03-22 2014-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХТТМ СО РАН) Термостойкая система теплозащиты поверхности гиперзвуковых летательных и возвращаемых космических аппаратов

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61173926A (ja) * 1985-01-30 1986-08-05 株式会社ブリヂストン 多孔セラミツク構造物
US5824404A (en) * 1995-06-07 1998-10-20 Raytheon Company Hybrid composite articles and missile components, and their fabrication
JP3766694B2 (ja) 1996-01-30 2006-04-12 テクストロン システムス コーポレーション 三次元強化アブレーティブ／断熱複合材
JP3525090B2 (ja) 2000-03-31 2004-05-10 川崎重工業株式会社 アブレータ構造
JP3776021B2 (ja) 2001-10-02 2006-05-17 川崎重工業株式会社 高速飛翔体フェアリングの熱伝導率制御方法
US6607851B2 (en) * 2001-10-26 2003-08-19 The Boeing Company Multi-layer ceramic fiber insulation tile
FR2842581B1 (fr) 2002-07-22 2004-10-15 Snecma Propulsion Solide Dispositif de protection thermique
US6844057B2 (en) 2002-11-11 2005-01-18 The Boeing Company Method for secondarily bonding a ceramic matrix composite layer to a flexible insulation blanket and an insulation blanket produced thereby
US7758779B2 (en) * 2005-12-29 2010-07-20 Graftech International Holdings Inc. Reinforced resin-derived carbon foam
US7887937B2 (en) 2007-01-23 2011-02-15 The Boeing Company Thermal insulation assemblies and methods for fabricating the same
US8864073B1 (en) 2011-07-27 2014-10-21 The Boeing Company Aeroshell thermal protection system and method
FR3001452B1 (fr) * 2013-01-29 2015-02-13 Herakles Procede de fabrication d'un panneau d'attenuation acoustique de forme courbee
US10094236B2 (en) 2013-03-15 2018-10-09 General Electric Company Recession resistant ceramic matrix composites and environmental barrier coatings
CN106218061B (zh) * 2016-07-26 2018-02-09 中国人民解放军国防科学技术大学 一种双层结构陶瓷基复合材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5310592A (en) * 1984-11-02 1994-05-10 The Boeing Company Fibrous ceramic aerobrake
US5626951A (en) * 1995-04-03 1997-05-06 Rockwell International Corporation Thermal insulation system and method of forming thereof
RU2509040C2 (ru) * 2012-03-22 2014-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХТТМ СО РАН) Термостойкая система теплозащиты поверхности гиперзвуковых летательных и возвращаемых космических аппаратов

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017140090A (ru) 2019-05-17
JP2018155477A (ja) 2018-10-04
US10543663B2 (en) 2020-01-28
JP7029288B2 (ja) 2022-03-03
EP3360803A1 (en) 2018-08-15
EP3360803B1 (en) 2020-10-28
CN108394133A (zh) 2018-08-14
RU2017140090A3 (ru) 2021-04-26
US20180222157A1 (en) 2018-08-09
RU2762750C9 (ru) 2022-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2762750C2 (ru) Комбинированная изолирующая неоксидная система тепловой защиты повышенной жесткости и способ изготовления неоксидного керамического композита для ее создания
JP4658526B2 (ja) 複合積層構造および積層構造を製造する方法
US4892783A (en) Tri-element carbon based heat shield
US8101272B1 (en) Armor shell and fabrication methods
US20110121109A1 (en) Method of producing a nozzle or a divergent nozzle element made of a composite
US20090044896A1 (en) High temperature ceramic-based thermal protection material
ES2302526T3 (es) Material de blindaje-proteccion multicapa y procedimiento para su fabricacion.
US6699342B2 (en) Method of producing a multi-layer ceramic fiber insulation tile
US6592981B1 (en) Oxidation resistant insulating sandwich tiles
US5979826A (en) Hybrid composite article and missile components and their fabrication
US20080237922A1 (en) Composite components with integral protective casings
JP2018155477A5 (ru)
US6955853B1 (en) Secondary polymer layered impregnated tile
KR101188769B1 (ko) 고무와 에폭시 수지 함유 복합재료와의 접착력 증진 방법
JP6914002B2 (ja) セラミックマトリックス複合材物品及びそれを形成する方法
US7037602B2 (en) Multilayer composite
JP3525090B2 (ja) アブレータ構造
WO2001006828A2 (en) Oxidation resistant insulating sandwich tiles
US8613190B2 (en) Pressure vessels for high temperature applications and a method for their manufacture
EP3766691B1 (en) A method for making a preform of fiber-reinforced composite material
Jianmao Current status and trend of functional composites in aerospace applications
Haug et al. Air intake ramp made from C/SiC via the polymer route for hypersonic propulsion systems
Tran et al. Secondary Polymer Layered Impregnated Tile

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification