[发明专利]一种火星探测着陆巡视器用防热大底及其成型、装配方法

说明书

一种火星探测着陆巡视器用防热大底及其成型、装配方法，包括如下步骤：(1)制备玻璃钢蜂窝，并对预浸的玻璃钢蜂窝芯子进行定型固化及机械加工和打磨；(2)蜂窝修整和大底进行试配组装；(3)在预制的承力结构凸面胶接玻璃钢蜂窝层，采用蜂窝拼接技术实现结构曲率变化；(4)采用热压罐工艺整体共固化；(5)低密度烧蚀材料配方设计和低压快速灌注；(6)无损检测及低密度材料修补；(7)防热大底端面和外型面机加工；(8)粘接钛管；(9)粘接传感器。本发明方法制备得到的防热大底烧蚀结构具有耐高温、质量轻、力学性能优异、烧蚀性能良好、尺寸精度高等优点，解决了传统金属方案质量重、成型难、模具与结构线胀系数匹配的问题。

技术领域

本发明涉及一种防热壳体及其成型、装配方法。

背景技术

火星着陆巡视器进入、下降、着陆过程是火星软着陆探测任务中最为重要的环节之一，火星着陆巡视器大底结构用于火星探测任务，起到着陆器在火星大气气氛进入过程中的防热及承力。火星着陆巡视器在行星际巡航和环绕探测、火星进入段、面临着高低温交变、高低焓热流的复杂气动和热环境，对防热结构提出了更高的要求，其关键技术之一就是气动防热技术，保持气动外形是确保火星探测器进入火星大气层，安全通过高速高温飞行区，并最终实现软着陆的重要保障。

火星探测器大底结构作为火星着陆巡视器的重要结构部件，采用了以轻质蜂窝增强低密度材料的烧蚀防隔热方案，该方案除了对低密度材料的烧蚀性能有很高的要求外，还对其防热结构的成型装配技术有较高的要求以保证其大底底部半径、头部曲率半径和大锥角精度。而采用传统蜂窝夹层结构的成型方法来制备火星探测大底的防热结构，其底部半径尺寸精度差，在其曲率较大的拐角处会引起蜂窝格子的变形，致使防热结构的承载能力削弱，影响探测器的气动外形，从而影响整器的热防护效果。

综上所述，火星探测器对大尺寸大曲率轻质烧蚀蜂窝夹层结构的高精度整体成型和装配技术提出了迫切的需求，传统的金属防热大底质量重，热防护效果有限，很难再满足火星探测的任务需求，因此必须开展新一代轻质探测器防热结构的成型工艺技术研究。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术上述的不足，提供一种火星探测着陆巡视器用防热大底及其成型、装配方法，该成型工艺方法制备得到的防热大底具有结构刚度高、耐高温、质量轻、力学性能优异、烧蚀性能良好、尺寸精度高，解决了探测器系统承载、烧蚀防热结构功能一体化问题。

本发明所采用的技术方案是：一种火星探测着陆巡视器用防热大底，包括承力结构、烧蚀防热层、钛管；承力结构为圆锥形壳体，圆锥面的中心部分为弧面；烧蚀防热层安装在承力结构的凸面上；承力结构的凹面上设置钛管安装座，钛管安装座沿承力结构的周向分布，钛管安装在钛管安装座上，各钛管与承力结构回转轴平行。

所述承力结构为夹层结构，中间层为铝蜂窝，铝蜂窝两侧为碳蒙皮，承力结构的厚度为10～50mm。

所述烧蚀防热层为玻璃钢蜂窝增强的低密度烧蚀材料；蜂窝芯子为酚醛玻璃钢蜂窝，厚度为10～50mm，密度为0.07±0.01g/cm3；蜂窝格子内填充低密度烧蚀材料，低密度烧蚀材料的密度0.4±0.04g/cm³。

所述钛管安装座位于同一平面内。

一种火星探测着陆巡视器用防热大底成型、装配方法，其包括步骤如下：

步骤1：用无碱玻璃布和缩醛烘干胶液印制蜂窝叠块，对蜂窝叠块切割、拉伸、浸渍钡酚醛树脂、晾置，制得玻璃钢蜂窝；

步骤2：测量成型阳模与火星探测器用防热大底的承力结构的配合间隙，在成型阳模与承力结构间铺垫透气软毡，使两者紧配合；

步骤3：采用胶膜在承力结构的凸面胶接拼装酚醛玻璃钢蜂窝层，大曲率球锥过渡处蜂窝通过蜂窝拼接技术实现曲率过渡变化；

步骤4：对安装了酚醛玻璃钢蜂窝层的承力结构进行固化成型；