[发明专利]一种热防护板

说明书

本发明属于热防护系统技术领域，公开一种热防护板。由外至内依次包括盖板、隔热层、内面板，自盖板向内面板方向贯穿设置有螺栓，螺栓的末端延伸出内面板内壁并用螺母固定；内面板内壁上在螺栓和螺母所处位置的外周设有气凝胶隔热罩；所述盖板为碳纤维增强陶瓷基复合材料盖板；所述隔热层为气凝胶毡层；所述内面板为树脂基复合材料内面板；所述螺栓为碳纤维增强陶瓷基复合材料螺栓，所述螺母为碳纤维增强陶瓷基复合材料螺母。本发明热防护板性能优异，能够满足飞行器表面温度在900℃以下的范围内使用。

技术领域

本发明属热防护系统技术领域，具体涉及一种热防护板。

背景技术

热防护系统 ( Thermal Pro tection System，TPS)，是用来保护空间飞行器在气动加热环境中免遭烧毁和过热的结构，在新型动力系统和载入式飞行器、空间探测飞行器、临近空间飞行器、重复使用运载器等飞行器中具有不可低估的作用，其性能与可靠性是相关动力系统和飞行器先进性与可靠性的决定因素之一。到目前为止，有两种类型的热防护系统：烧蚀防热系统及可重复使用热防护系统。烧蚀防热，其机理是利用防热材料在高温下热解后的气化产物对边界的质量引射效应来散热；其最大的优点是安全可靠，适应外部加热变化的能力强，并可承受高热流；其缺点是一次性使用，并会发生烧蚀变形。而可重复使用热防护系统在起飞及载入过程中不发生相变及质量的丢失，同时还能起到承载作用，保护机体内的设备及燃料免受微流星体和空间碎片撞击，在雷雨等恶劣天气也能够安全地完成飞行任务。

随着高超声速飞行器飞行速度的不断提高，服役环境越来越恶劣，飞行器的热防护问题成为限制飞行器发展的瓶颈。早期的热防护系统主要是柔性热防护系统，简称为AFEI(Advanced Flexible External Insulation)，其材料主要应满足轻质、柔性、可折叠、耐高温。接着是刚性陶瓷防热瓦体系，由陶瓷瓦、Nomex柔性应变隔离垫 (SIP)和室温固化硅胶(RTV)组成。陶瓷防热瓦主要应用于机身机翼下表面温度为 600~1260℃的较高温区。目前比较受欢迎的是金属热防护系统，金属TPS能承受 982~1093℃高温，内部防热材料防止热气流进入蒙皮结构，构成TPS结构整体，这种热防护系统其外层结构为耐高温合金，具有一定的强度和刚度，除了能够有效地起到隔热作用外，还能够承受一定的外载冲击。

从热防护系统的材料的发展过程来看，材料由柔性向刚性转化，这表示可重复使用热防护系统正在从单一的防热作用向多用途过渡。金属热防护系统是目前最常用的热防护结构，但是，金属盖板除了过热能力差、热膨胀变形拱曲导致面层过早地从层流转变为紊流以及设计制造工艺复杂、难于进行检验与质量监控之外，还存在非催化涂层的附着稳定性问题，此外，金属的热膨胀系数大，当其遭受大的温度梯度时，有可能发生热应力疲劳破坏。因此，对高效热防护系统的研究一直是行业内迫切需要解决的难题。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种热防护板。

为实现上述目的，本发明提供三种技术方案，具体如下：

方案①：一种热防护板，由外至内依次包括盖板、隔热层、内面板，自盖板向内面板方向贯穿设置有螺栓，螺栓的末端延伸出内面板内壁并用螺母固定；内面板内壁上在螺栓和螺母所处位置的外周设有气凝胶隔热罩；

所述盖板为碳纤维增强陶瓷基复合材料盖板；所述隔热层为气凝胶毡层；所述内面板为树脂基复合材料内面板；所述螺栓为碳纤维增强陶瓷基复合材料螺栓，所述螺母为碳纤维增强陶瓷基复合材料螺母。

进一步地，内面板和螺母之间设置有弹簧垫片。