[发明专利]一种返回式飞船大底防热层成型工装

说明书

一种返回式飞船大底防热层成型工装，包括下模(6)、中模(4)、上模(1)、观察窗(2)、真空管路(3)、注胶管路(7)、托盘(10)、起吊环(9)、压紧板(8)、压紧框(12)；沿高度方向，工装分为三层，上模(1)、中模(4)、下模(6)；中模(4)、下模(6)用于盛放飞船大底防热层(11)；中模(4)、下模(6)间的安装面处于其内托盘(10)高度方向的中间位置；上模(1)作为上盖，组装后，与中模(4)、下模(6)共同形成封闭腔体。本发明克服了返回式飞船防热大底层无法直接实施真空浸渍、烘干、固化工艺的难题。

技术领域

本发明涉及一种成型工装，属于纤维增强低密度热防护材料成型领域。

背景技术

由于在再入飞行过程需经历高热流冲刷，返回式飞船外表面须有可靠、耐冲刷的热防护系统，以便保护航天器内部的设备、人员。随着深空探测工程的不断开展，航天器第二宇宙飞行速度返回再入热流环境对热防护系统表面烧蚀层结构强度、结构稳定性、大尺寸整体成型、结构轻量化、成型质量控制提出了更高要求，传统返回式航天器热防护材料不能满足其需要。

大尺寸曲面长纤维针刺结构热防热层是针对第二宇宙飞行速度返回再入热流环境下大型返回式飞船开发的热防材料，具有高结构强度、大尺寸整体成型、密度小、抗烧蚀能力强等优点，克服了传统返回式飞船热防护材料结构强度弱、不能整体成型、密度大、抗烧蚀能力低等不足。返回式飞船大底防热层为底部球型、周向圆柱形结构，球形与圆柱形间光滑过渡，其直径超过4m，高度超过1m，是大型返回式飞船大底的热防护结构。该防热层在成型过程中需进行真空浸渍、固化、烘干等工序。

返回式飞船大底防热层成型工装是用于辅助大尺寸曲面长纤维针刺结构防热层成型的工装，具备真空浸渍、烘干、固化功能，能够实现大尺寸超厚曲面防热层的整体成型。现有的成型工装主要存在以下问题：

(1)常规成型工装成型防热层尺寸一般均小于1m，防热层使用时多块拼接，达到热防护区域的整体覆盖，该方式不能适用于返回式飞船第二宇宙飞行速度返回再入热流环境对大底防热层整体成型的要求。

(2)返回式飞船大底防热层因材料强度低、受力易变形，常规的成型工装在对防热层转移、翻转，无法保证防热层各处受力均匀，材料局部因受力过大，产生变形。

(3)常规成型工装无防止防热层在树脂浸渍时漂浮的装置，纤维增强低密度热防护材料密度低，树脂浸渍时，材料受液体树脂浮力的作用，出现漂浮，进而引起材料变形。

(4)防热层受热不均匀，返回式飞船用防热层质量要求苛刻，以保证极端环境下的乘员安全，因此在固化、烘干等工序时，防热层各区域必须均匀受热，以保证防热层性能，常规浸渍工装无温度均匀性保证措施，不能达到温度均匀性要求。

(5)常规成型工装无法实时监控防热层在树脂内的浸渍情况，不便于对树脂浸渍结果进行判断。

(6)常规成型工装均采用树脂从工装顶部注入的树脂浸渍方式，易将空气阻滞在防热层内，形成缺陷。

(7)常规成型工装无脱模保证措施，返回式飞船大底防热层直径尺寸超过4m，高度超过1m，固化后要求整体成型的返回式飞船防热大底采用该结构形式将脱模困难，强行脱模会造成防热层损伤，甚至破坏。

(8)常规成型工装为规则内腔，呈曲面结构的返回式飞船大底防热层置于其中后，防热层与工装间空余大量间隙，树脂浸渍时，该间隙将被树脂填满，浪费大量树脂，提高了制造成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服返回式飞船防热大底层无法直接实施真空浸渍、烘干、固化工艺的难题，提供一种返回式飞船大底防热层成型工装。

本发明所采用的技术方案是：一种返回式飞船大底防热层成型工装，包括下模、中模、上模、观察窗、真空管路、注胶管路、托盘、起吊环、压紧板、压紧框；