[发明专利]非氧化物热保护系统和生产用于制造其的复合材料的方法

权利要求书

1.一种用于交通工具子结构(108)的热保护系统(200)，所述热保护系统(200)包括：

用于保护所述交通工具子结构(108)的外层(210)；

用于贴合至所述交通工具子结构(108)的内层(220)；和

夹在所述内层和外层(210、220)之间的隔热层(230)，其中所述隔热层(230)包括具有致密化部分(232)的多孔低密度陶瓷隔热材料，所述致密化部分(232)覆盖所述外层(210)的内表面(212)以增强粘着力。

2.根据权利要求1所述的热保护系统(200)，其中所述多孔低密度陶瓷隔热材料的所述致密化部分(232)具有在大约0.10英寸(0.254厘米)和大约0.20英寸(0.508厘米)之间的厚度。

3.根据权利要求1所述的热保护系统(200)，其中所述外层(210)包括陶瓷纤维增强的非氧化物陶瓷基体复合材料——比如碳-碳化硅、碳化硅-碳化硅、碳-碳化铪、碳-硼化铪、碳-氮化硅——的薄蒙皮层，其具有在大约0.04英寸(0.102厘米)和大约0.08英寸(0.203厘米)之间的厚度。

4.根据权利要求1所述的热保护系统(200)，其中所述外层(210)具有大约1.65ppm/°F的热膨胀系数。

5.根据权利要求4所述的热保护系统(200)，其中所述隔热层(230)具有大约1.58ppm/°F的热膨胀系数。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的热保护系统(200)，其中(i)所述内层(220)包括共形材料——比如硅树脂——的层(222)或者覆盖所述隔热层(230)的内表面(234)的应变隔离垫，和(ii)外层、内层和隔热层(210、220、230)的组合配合以使得所述热保护系统(200)能够经受高达或高于3000°F的温度而不导致所述热保护系统(200)的退化，同时维持所述交通工具子结构在或低于其最大承温能力。

7.根据权利要求6所述的热保护系统(200)，其中所述共形材料的层(222)粘附地结合至所述隔热层(230)。

8.根据权利要求1所述的热保护系统(200)，其中所述隔热层(230)包括具有在大约12lbs/ft³和25lbs/ft³之间的密度的多孔低密度陶瓷材料。

9.根据权利要求6所述的热保护系统(200)，其中所述共形材料的层(222)与室温硫化(RTV)硅树脂(224)结合并且覆盖所述隔热层(230)的内表面。

10.一种生产用于制造交通工具子结构(108)的刚化混合隔热非氧化物热保护系统(200)的非氧化物陶瓷复合材料的方法，所述方法包括：

形成具有在大约12lbs/ft³和25lbs/ft³之间的密度的多孔低密度陶瓷隔热材料的层至期望尺寸和形状；

使所述多孔低密度陶瓷隔热材料的层的层部分致密化以形成具有在大约24lbs/ft³和50lbs/ft³之间的密度的多层致密化层部分；

共处理所述多层致密化层部分至非氧化物陶瓷复合材料的薄蒙皮层上；和

利用共形材料的层(222)覆盖所述多孔低密度陶瓷隔热材料的层的内表面(234)。

11.根据权利要求10所述的方法，其中使所述多孔低密度陶瓷隔热材料的层的层部分致密化包括使所述层部分经历陶瓷浆料渗透和后固化，接着预陶瓷树脂渗透和热解以闭合多孔性并且从而形成所述多层致密化层部分。

12.根据权利要求10所述的方法，其中使所述多孔低密度陶瓷隔热材料的层的层部分致密化包括使所述层部分致密化以形成具有在大约0.10英寸(0.254厘米)和大约0.20英寸(0.508厘米)之间的厚度的所述多层致密化层部分。

13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法，其中利用共形材料的层(222)覆盖所述多孔低密度陶瓷隔热材料的层的内表面(234)包括利用与室温硫化(RTV)硅树脂(234)结合的共形硅树脂层覆盖所述多孔低密度陶瓷隔热材料的层。