[发明专利]一种用于高超声速飞行器的模块化多功能防热结构

说明书

本发明公开了一种用于高超声速飞行器的模块化多功能防热结构，包括防热层、蜂窝层、蜂窝层盖板、热电材料、框架和底部盖板；所述的蜂窝层设置在框架内，热电材料设置在蜂窝层的容置空间内，蜂窝层上设置蜂窝层盖板；防热层设置在蜂窝层盖板上面，底部盖板设置在框架下面，防热层和底部盖板通过紧固件将蜂窝层和热电材料固定为模块化结构。本发明在飞行器承受严重气动加热时，该结构可保护机体结构不发生破坏，并将一部分气动热能量转换成电能供给飞行器使用，有效降低了飞行器的使用和维护成本。同时，开发的模块化以及拼接方案，便于在飞行器上安装和使用，具有一定的通用性。

技术领域

本发明涉及高超声速飞行器热防护设计领域，尤其涉及一种用于高超声速飞行器的模块化多功能防热结构。

背景技术

高超声速飞行器在大气层中飞行时，会产生严重的气动加热现象，需要使用热防护系统保护机体结构。现有飞行器通常将热防护系统与承力结构分开设计，防热结构力学性能较弱，无法分担机身结构载荷，且连接方式多为粘结，维护性差。传统的飞行器热防护结构包括陶瓷防热瓦、陶瓷隔热毡及金属防热瓦等，以防隔热为主要目的，效率较低，为此各国研究人员开发了包含承载、防热、供电等多种功能的新型防热结构。如图1所示，Bapanapalli等在参考文献1“Bapanapalli.S.K.Analysis and Design of Corrugated-Core Sandwich Panels for Thermal Protection Systems of Space Vehicles[C].InProceedings of the47th AIAA Structures,Structural Dynamics and MaterialsConference,2006.”中建立了基于波纹型夹芯结构的承载/防热一体化结构，结构效率高，具有高强韧性和良好的耐冲击性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够适用于高超声速飞行器的模块化多功能防热结构，对现有热防护设计概念进行了改进，将气动热作为能量加以利用。本发明提的模块化多功能防热结构用于为高超声速飞行器提供必要防热效果，同时具备供电和承载能力。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种用于高超声速飞行器的模块化多功能防热结构，包括防热层、蜂窝层、蜂窝层盖板、热电材料、框架和底部盖板；

所述的蜂窝层设置在框架内，热电材料设置在蜂窝层的容置空间内，蜂窝层上设置蜂窝层盖板；

防热层设置在蜂窝层盖板上面，底部盖板设置在框架下面，防热层和底部盖板通过紧固件将蜂窝层和热电材料固定为模块化结构。

所述的蜂窝层内放置热电材料并填充隔热材料。

所述的紧固件为连接螺柱。

所述的防热层的材料为C/C-SiC材料。

所述的蜂窝层为TC4合金材料，蜂窝层底板上涂绝缘层并焊接有用于导出电能的电极。

还包括用于将多个模块化结构拼接成的拼接组件；

所述的模块化结构上设置有与拼接组件匹配的拼接槽。

所述的拼接组件包括角边拼接组件、侧边拼接组件和中心拼接组件，

所述的角边拼接组件包括L型主体和用于插入拼接槽内的第一插边，第一插边沿L型主体的两个面边缘设置；

所述的侧边拼接组件包括T型主体和用于插入拼接槽内的第二插边，第二插边沿T型主体的三个面边缘设置；

所述的中心拼接组件包括十字形主体和用于插入拼接槽内的第三插边，第三插边沿十字形主体的四个面边缘设置。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：