[发明专利]一种隔热隐身耐高温进气道及其制备方法

说明书

本发明提出一种隔热隐身耐高温进气道，该进气道从内而外由透波层、隔热隐身层、电磁屏蔽层和低发射率涂层组成。透波层由连续氧化物增强氧化物基复合材料构成；隔热隐身层为经匹配优化设计的隔热芯层与电磁周期结构吸波层交替排列形成的多层复合材料，隔热芯层为陶瓷纤维毡增强气凝胶复合材料隔热芯层，电磁周期结构吸波层由高温电磁周期结构单元图案组成；电磁屏蔽层由碳纤维构成，其外表面喷涂低红外发射率涂层。该隔热隐身耐高温进气道具有隔热效果好、吸波频段宽、低频吸波性能好的优点，同时具备一定的红外隐身性能，可应用于高速飞行器，解决剧烈气动加热条件下飞行器进气道隔热、雷达及红外隐身问题。

技术领域

本发明属于飞行器隐身技术领域，具体涉及一种隔热隐身耐高温进气道及其制备方法，该进气道同时具有雷达隐身及红外隐身功能。

背景技术

高速飞行器进气道内侧多为弹/机设备，其工作温度不高于80℃，而进气道内表面气动加热温度会高达几百摄氏度，需采取防隔热措施保证设备正常工作。同时，进气道是高速飞行器前向重要散射辐射源，急亟需采取隐身措施降低其RCS，同时抑制其红外辐射，提高高速飞行器隐身突防性能。

中国专利《一种进气道防隔热装置》(申请号：CN201320616014.7)公布了一种基于气凝胶和陶瓷材料的进气道防隔热装置，其不足之处在于，该装置只满足了高速飞行器进气道的隔热需求，没有考虑进气道隐身性能需求；中国专利《一种双层耐高温隔热吸波复合材料的制备方法》(申请号：CN201611259844.3)公布了一种基于多孔结构陶瓷纤维材料的耐高温隔热吸波复合材料，其不足之处在于，该材料采用隔热陶瓷基体上涂覆吸波涂料的简单组合，其雷达吸波效果有限，且吸波涂料密度大，只适用于地面建筑，难以在飞行器上应用。

发明内容

针对上述不足，本发明公开了一种隔热隐身耐高温进气道及其制备方法。该进气道采用气凝胶复合隔热芯层与电磁周期结构吸波层交替排列，解决了进气道有限厚度空间下隔热隐身一体化的需求，通过调整隔热芯层中的电损耗吸收剂含量形成渐变介质，与电磁周期结构吸波层结合设计解决吸波带宽展开及低频吸波的难题；隔热芯层隔绝了进气道内表面气动加热产生的热量向外表面的传递，降低了进气道外表面温度，配合低发射率贵金属薄膜涂层，实现对红外辐射的有效抑制，对进气道雷达隐身效果影响较小，同时实现了雷达、红外性能；本发明同时公开了上述隔热隐身耐高温进气道的制备方法，并提出了预制孔-缝合-致密化工艺实现进气道成型，保证了进气道的结构和性能稳定性。具体技术方案如如下：

一种隔热隐身耐高温进气道，该高温进气道由透波层、隔热吸波层、电磁屏蔽层和低红外发射率涂层组成。

透波层由连续氧化物增强氧化物基复合材料构成，具备防热、承载及透波的功能。

隔热吸波层为隔热芯层和电磁周期结构吸波层交替叠加形成。隔热芯层采用陶瓷纤维毡增强气凝胶复合材料体系，起隔热作用；同时在隔热吸波结构中充当隔离层，并且通过调整隔热芯层的介电常数形成渐变介质，实现阻抗匹配及带宽调节，从而实现宽频、低频吸波效果。此外，隔热芯层降低了进气道内表面向外表面传热，通过降低外表面温度实现抑制进气道外表面的红外辐射的功能。

电磁周期结构吸波层采用玻璃相为粘接相，贵金属氧化物为导电相的电阻浆料通过丝网印刷工艺印制高温电磁周期结构单元图案构成，通过调整图案形状、尺寸和方阻与隔热芯层进行匹配优化设计，可实现对吸波强度、频段及带宽的调控，实现高温下的低频宽带的吸波功能。

电磁屏蔽层由碳纤维构成，起到电磁屏蔽反射衬底的作用。电磁屏蔽层外表面喷涂低红外发射率贵金属薄膜涂层，配合隔热层的作用，降低进气道外表面红外辐射。

本发明还提供了一种该隔热隐身耐高温进气道的制备方法，包括以下步骤：

第一步：制备隔热芯层