[发明专利]一种适用于长时气动热环境的天线窗组件及其设计方法

权利要求书

1.一种适用于长时气动热环境的天线窗组件，其特征在于：包括隔热层(1)和防热口框(2)和隔热层，所述防热口框(2)由防热气动结构(2-1)、N个支撑柱(2-2)和翻边结构(2-3)组成，防热气动结构(2-1)表面与飞行器上天线窗所在的气动外形表面匹配，翻边结构(2-3)与飞行器天线窗周边结构匹配，用于固定安装天线窗组件，N个支撑柱(2-2)固定连接防热气动结构(2-1)与翻边结构(2-3)，用于支撑防热气动结构(2-1)，所述隔热层(1)位于防热口框(2)内与防热气动结构(2-1)层叠安装，所述N大于等于2；

所述隔热层和防热口框防热气动结构(2-1)的厚度根据飞行器飞行全程的热环境、天线耐温、隔热层(1)和天线窗组件防热气动结构(2-1)材料物性，针对天线窗组件防热气动结构(2-1)及隔热层(1)组成的层叠结构，开展一维防隔热仿真确定，所述材料物性包括热导率、密度、比热容和辐射系数。

2.根据权利要求1所述的一种适用于长时气动热环境的天线窗组件，其特征在于所述隔热层(1)由隔热透波材料制成。

3.根据权利要求2所述的一种适用于长时气动热环境的天线窗组件，其特征在于所述隔热透波材料为石英纤维基陶瓷隔热瓦或氧化铝纤维基陶瓷隔热瓦。

4.根据权利要求1所述的一种适用于长时气动热环境的天线窗组件，其特征在于所述隔热层(1)的密度低于0.5g/cm³。

5.根据权利要求1所述的一种适用于长时气动热环境的天线窗组件，其特征在于所述防热口框(2)由防热透波材料制成，在1400度以下超过1千秒不发生烧蚀。

6.根据权利要求1所述的一种适用于长时气动热环境的天线窗组件，其特征在于：所述防热口框(2)一体成型。

7.一种适用于长时气动热环境的天线窗组件的设计方法，其特征在于包括如下步骤：

s1、根据飞行器飞行全程的热环境、天线耐温、隔热层和天线窗组件防热气动结构(2-1)材料物性，针对天线窗组件防热气动结构(2-1)及隔热层(1)组成的层叠结构，开展一维防隔热仿真，获得天线窗组件防热气动结构的理论厚度和隔热层理论厚度；

s2、根据飞行器上天线窗的轮廓，设计天线窗组件防热气动结构(2-1)的形状，使得防热气动结构(2-1)表面与飞行器上天线窗所在的气动外形面匹配；

s3、根据飞行器天线窗周边内部结构，设计翻边结构(2-3)使之与天线窗周边结构匹配；

s4、设计N个支撑柱连接翻边结构(2-3)与防热气动结构(2-1)，形成防热口框结构，将防热口框与周边防热结构接触部位的“面传导”设计成“线传导”；

s5、设计隔热层(1)的形状与厚度，使隔热层(1)位于防热口框内与防热气动结构(2-1)层叠安装，形成天线组件结构，所述隔热层(1)厚度大于等于隔热层理论厚度；

s6、建立天线窗组件的三维数字模型，根据天线窗组件的三维数字模型、防热口框(2)和隔热层(1)材料、飞行器飞行全程的热环境，建立三维温度场仿真模型，获得天线窗组件飞行全程的温度分布；

s7、如果天线窗组件隔热层与天线相接触的面飞行全程最高温度低于天线耐温，则结束，否则，优化天线窗组件，重新建立三维数字模型和三维温度场仿真模型，直至温度满足天线耐温要求。

8.根据权利要求7所述的一种适用于长时气动热环境的天线窗组件的设计方法，其特征在于所述步骤s7优化天线窗组件的具体方法包括：增加天线窗组件的隔热层厚度、更改支撑柱的形状或者变更防热口框和/或隔热层材料。

9.根据权利要求7所述的一种适用于长时气动热环境的天线窗组件的设计方法，其特征在于所述步骤s1中的材料物性包括热导率、密度、比热容和辐射系数，其中热导率指随温度变化的值。