[发明专利]一种整流罩防热结构及其成型方法

说明书

本发明提供了一种整流罩防热结构及其成型方法，涉及飞行器整流罩制造技术领域。整流罩防热结构包括内衬、胶粘剂界面层、树脂基复合材料烧蚀隔热层，其成型方法包括A、增强材料浸润基体树脂后烘干收卷得连续预浸布；B、连续预浸布裁切得预浸布布带；C、预浸布布带粘合连续收卷得连续缠绕布带；D、连续缠绕布带变锥度斜叠缠绕得缠绕蒙皮；E、缠绕蒙皮固化；F、缠绕蒙皮加工得到树脂基复合材料烧蚀隔热层；G、内衬、树脂基复合材料烧蚀隔热层通过胶粘剂界面层连接；H、防热层加工。斜叠结构实现布带顺气流排列，抗冲刷、烧蚀性能更优，可解决大口径(直径＞300mm)整流罩防热层与铝内衬界面脱粘问题。

技术领域

本发明涉及飞行器整流罩制造技术领域，尤其涉及一种整流罩防热结构及其成型方法。

背景技术

吸气式高超声速飞行器因其可提高推进效率、增强载荷能力、扩展发射窗口等优势成为当前各航空航天大国研究和竞争的热点。高超声速飞行器的动力来源为异形自然吸气式超燃冲压发动机，发动机需在5Ma以上的飞行速度下开始工作，从而实现超音速燃烧。发动机在达到工作窗口所需飞行速度前，需对发动机流场进行校正，降低飞行阻力，提高燃料利用率。

整流罩一般由金属内衬和防热结构两部分组成，在减重方面铝合金内衬优势较为明显，与之匹配的防热层常为树脂材料。整流罩作为校正发射流场的功能部件，在发射段需抵抗气动加热带来的温升，整流罩的防热结构设计至关重要，既需满足防热要求，又需尽可能降低结构冗余和消极重量。典型防热方法有辐射法、热沉法和烧蚀法。当前最常使用的为烧蚀法，如硅橡胶、酚醛等。

公告号为110126145A的中国发明专利提出了一种耐高温尾整流罩成型凸模的制作方法，包括：步骤1、制作工装基体，数控加工出各部件内部减轻槽，以及外观曲面型面；步骤2、根据单位现有数控设备极限加工参数，划分好加工极限分离面，以及各个部件的减轻孔、槽，连接孔、平面，将各部件运用耐高温树脂、螺栓连接固定，完成该耐高温尾整流罩成型凸模基体的制作；步骤3、在制出的耐高温尾整流罩成型凸模整体基体上手工塑造高温环氧树脂，形成树脂型面层；步骤4、数控加工树脂型面层。

但是高温环氧树脂、酚醛基复合材料等与铝合金内衬两者热膨胀系数存在差异，该种结构整流罩常出现界面脱粘等问题。而酚醛基复合材料的常用成型方法为布带重叠缠绕，该种缠绕方式无法实现布带的顺气流排列，且缠绕层间暴露外侧，在进行外防热过程中容易产生层间失效、剥离等问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一是提供一种整流罩防热结构；本发明的目的二是提供一种整流罩防热结构成型方法。

为实现本发明的上述发明目的一，本发明提供如下技术方案：一种整流罩防热结构，包括由内至外依次设置的内衬、胶粘剂界面层和树脂基复合材料烧蚀隔热层，所述内衬、树脂基复合材料烧蚀隔热层均为以幂次曲线为母线的回转体，所述内衬、树脂基复合材料烧蚀隔热层通过胶粘剂界面层相连接。

优选的，所述内衬材质包括铝合金，所述胶粘剂包括耐200℃以上高温的环氧胶粘剂、改性环氧胶粘剂、酚醛胶粘剂中的一种，所述幂次曲线包括三次曲线。

优选的，所述树脂基复合材料烧蚀隔热层厚度为5mm，树脂基复合材料烧蚀隔热层包括基体树脂、增强材料；所述基体树脂包括酚醛树脂或改性酚醛树脂，所述增强材料包括SiO₂含量高于95％的高硅氧玻璃纤维平纹布、石英纤维平纹布；所述树脂基复合材料烧蚀隔热层的环向拉伸强度大于等于70MPa，氧乙炔线烧蚀率小于等于0.15mm/s，导热系数小于1W/(m·K)；所述基体树脂的热分解温度大于400℃。

更为优选的，材料环形拉伸强度78.4MPa以上，导热系数为0.4～0.8W/(m·K)，纤维中SiO₂含量为96％以上，基体树脂为钡酚醛树脂，基体热分解温度为425℃。