[发明专利]基于多孔泡沫的高速飞行器超限热防护柔性蒙皮及其方法

说明书

本发明公开了一种基于多孔泡沫的高速飞行器超限热防护柔性蒙皮及其制备方法，柔性蒙皮从外至内依次包括表层发汗热防护微结构层、中层柔性多孔泡沫层和底层柔性进液衬底层；表层发汗热防护微结构层通过中层柔性多孔泡沫层与底层柔性进液衬底层连通。本发明柔性蒙皮具有全柔性结构，能够用于高速飞行器实现超越柔性材料耐温极限的热防护(超限热防护)，使现有高速飞行器实现可变形飞行，同时具有较大流阻，能够克服重力、移动和反转带来发汗的不均匀性问题。

技术领域

本发明属于热防护和柔性电子器件领域，特别涉及一种基于多孔泡沫的高速飞行器超限热防护柔性蒙皮及其方法。

背景技术

现有柔性蒙皮无法实现超高温环境下的应用。其原因在于柔性可延展的高分子基底材料最高耐受温度不超过400摄氏度。高温会导致柔性基底材料的分子链断裂，表面碳化，使基底材料失去延展性，无法实现柔性蒙皮所必须的可拉升延展的技术需求。而现有的发汗冷去技术大多使用金属材料等刚性材料作为基底，无法实现可延展可拉伸的项目需求。

目前，应用于柔性蒙皮和发汗冷却热防护的主要研究有：现有技术1(名称：一种变形飞机的柔性蒙皮，授权公告号CN207389526U，公开日：2018.5.22)公开了橡胶类柔性蒙皮或纤维增强型复合橡胶材料制备的柔性蒙皮，包括柔性弹簧骨架和超弹性硅橡胶薄片，但该蒙皮非全柔性，自由度下降，且无法承受高温，只能在低空低速飞行器上使用。(2)刚性材料基底热防护技术，如现有技术2(名称：基于梯度多孔材料的高超声速飞行器前缘热防护方法，公开号CN108423154A，公开日：2018.8.21)采用耐高温材料制备出具有梯度孔隙率的多孔前缘，注入冷却工质进行热防护，但该技术采用了刚性金属材料基底，无法形变，不可适用于可变体柔性蒙皮。(3)现有技术3(名称：超限热防护与生存状态感知的高速飞行器柔性蒙皮，公开号CN109823508A，公开日：2019.5.31)采用贯通的微孔道，冷却液通过微孔道直接流出到表面渗出孔，整个蒙皮管道的流阻很小，导致冷却液压力很小，且难以人为增加，这使得重力、蒙皮的移动和反转等因素都会对表面冷却液渗出均匀性造成影响，导致各个冷却剂溢出孔的流量不均匀，降低热防护效果。

综上所述，现有的柔性蒙皮只能用于400℃以下的非超高温环境，在超高温环境下如何实现柔性蒙皮柔性材料的存活是其面临的关键问题。而现有的热防护手段都是基于刚性基底材料，无法实现柔性蒙皮可拉伸延展的需求。因此，发明能够在高温等极端环境下具有柔性可延展的蒙皮是实现柔性蒙皮在超高温下应用的关键和瓶颈问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于多孔泡沫的高速飞行器超限热防护柔性蒙皮，具有全柔性结构，能够用于高速飞行器实现超越柔性材料耐温极限的热防护(超限热防护)，使现有高速飞行器实现可变形飞行；同时发汗结构具有较大流阻，降低重力、蒙皮移动和反转等因素的影响，液体冷却剂渗出均匀稳定，提高热防护效果，解决了现有柔性蒙皮因其无法承受超高温只能用于低温环境的问题。

本发明的另一目的是，提供一种基于多孔泡沫的高速飞行器超限热防护柔性蒙皮的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，一种基于多孔泡沫的高速飞行器超限热防护柔性蒙皮，从外至内依次包括表层发汗热防护微结构层、中层柔性多孔泡沫层和底层柔性进液衬底层；表层发汗热防护微结构层通过中层柔性多孔泡沫层与底层柔性进液衬底层连通。

进一步的，所述表层发汗热防护微结构层的层内均匀设置有贯通的冷却剂溢出孔，中层柔性多孔泡沫层的上表面与冷却剂溢出孔相通。

进一步的，所述中层柔性多孔泡沫层为内部孔相互交错连通的开孔泡沫，中层柔性多孔泡沫层内部的孔隙率高于表层发汗热防护微结构层，中层柔性多孔泡沫层内部孔直径小于冷却剂溢出孔的直径。

进一步的，所述底层柔性进液衬底层的层内设有贯通的冷却剂进液孔，冷却剂进液孔的直径不小于冷却剂溢出孔的直径，中层柔性多孔泡沫层的下表面与冷却剂进液孔相通。