[发明专利]一种航天热防护材料

说明书

技术领域

本发明属于航天技术领域，涉及空间在轨运行的卫星、飞船及舱外航天服等轨道航天器使用的热防护材料，特别是用于航天器外表面的热防护材料。

背景技术

目前航天器外表面采用的热防护结构多采用具有金属镀层的塑料薄膜(下简称金属镀层薄膜)层叠结构，其基本特点是在塑料薄膜表面镀有金属镀层，塑料薄膜之间隔以隔热网垫，而且薄膜上分布有通气孔。该结构设计的基本思想是由薄膜的金属镀层减小辐射传热，由薄膜间的隔热网垫减小传导传热，而薄膜上的通气孔则是加快多层材料之间的放气，释放层间气体量以减小对流传热。但是在实际应用中，因为金属镀层薄膜存在褶皱，并受打孔以及贴合隔热网垫等工艺因素的影响，金属镀层薄膜的表面辐射特性发生改变，对热辐射的阻隔性能有所降低。对于多层薄膜之间的隔热网垫来说，如网孔太疏松则不能有效隔断薄膜之间的直接接触，使对热传导的阻隔效果变差而需增加层叠数量；而网孔如太致密则会降低隔热网垫本身对热传导的隔离作用，同时也直接导致层叠结构的整体质量增大。另外，在轨道微重力环境下，气体的自然对流换热现象非常微弱，所以在薄膜上打孔以减少层间气体量来减小对流换热的意义有限。

发明内容

本发明的目的在于：利用轨道空间微重力环境条件下气体自然对流换热非常微弱这一特点，提供一种新型的空间轨道航天器热防护材料，其特点是热防护性能好、密度低。

本发明的热防护材料采用下述方案实现：总体构成依然采用金属镀层薄膜层叠结构，其不同之处在于金属镀层薄膜表面分布有大小不同的气泡，气泡内包含一定体积量的纯净惰性气体；金属镀层薄膜层叠结构的各层之间不用隔热网垫，直接由气泡结构形成隔离。

本发明的热防护材料具有以下优点：一是避免了对金属镀层薄膜基片进行打孔及贴合隔热网垫等工艺过程，保持了金属镀层薄膜表面的光洁性，减小了对金属镀层薄膜表面热辐射特性的不良影响，从而保证了对热辐射的阻隔性能不降低；二是在复叠多层薄膜材料时，由于存在气泡结构增大了层间距，所以减小了薄膜之间的接触面积，提高了对热传导的隔离能力；三是气泡结构降低了层叠结构的密度，增大了整体热防护结构的比热，从而提高了整体结构的动态热防护性能。另外，金属镀层薄膜层叠结构之间，仍然是同轨道环境相同的真空状态，且薄膜表面更光洁，对热辐射的隔离性能更好。

附图说明

图1是本发明的热防护材料原理图。

图2是本发明的实施例示意图。

图中(1)是金属镀层薄膜基片，(2)是大气泡结构，(3)是小气泡结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的热防护材料做详细描述。

如图1所示，在镀铝薄膜基片上，分布有大小不同的气泡结构，气泡中包含一定的纯净惰性气体，如纯净并且干燥的氮气或二氧化碳。

图2所示的热防护结构实施例中，采用三层材料的热防护结构。镀铝薄膜基片上的大气泡起到隔离作用，减小了薄膜间的接触面积，从而减小了热传导。小气泡则主要起辅助隔离、增大材料热容的作用，提高材料的动态热防护性能。