[发明专利]一种高速飞行器大面积夹层防隔热结构及其成型方法

权利要求书

1.一种高速飞行器大面积夹层防隔热结构，夹设于该高速飞行器的金属承载结构件基底的表面与表层材料之间；其特征在于：所述夹层防隔热结构由下至上依次由网格筋支撑层、隔热层和外蒙皮防热层复合而成；所述网格筋支撑层由内蒙皮和在内蒙皮上表面通过若干立体软模成型的若干网格构成；其中，所述网格的形状相同、大小一致；所述隔热层由平铺于若干网格中的隔热材料构成；该隔热材料为与所述网格形状、大小和数量相同的若干块状的气凝胶复合材料；每个气凝胶复合材料与所述网格相接处均涂有胶粘剂；所述外蒙皮防热层由平铺于所述隔热层表面的耐高温纤维通过RTM树脂传递模塑工艺成型，其厚度≥4mm。

2.如权利要求1所述的夹层防隔热结构，其特征在于：所述内蒙皮的厚度为1~3mm；所述网格的筋条高度为10~12mm，筋条截面宽度为2mm；所述耐高温纤维为无机纤维纱或无机纤维织物；所述无机纤维纱或无机纤维织物经耐烧蚀树脂浸渍或涂覆复合后构成纤维增强复合材料；其中，无机纤维纱或无机纤维织物的用量占所述纤维增强复合材料总用量的质量百分比为50%~70%。

3.如权利要求2所述的夹层防隔热结构，其特征在于：所述立体软模为矩形、平行四边形或三角形中任一种；其形成网格的形状与所述立体软模的周边形状相同。

4.如权利要求3所述的夹层防隔热结构，其特征在于：所述网格的形状为矩形，每个网格的长宽为100mm×200mm，所述网格筋条的高度为10~12mm。

5.根据权利要求1-4任一项所述夹层防隔热结构的成型方法，包括步骤如下：

1）选取包括无机纤维纱或无机纤维织物的耐高温纤维以及耐烧蚀树脂作原料备用；

2）用丙酮或酒精将所述金属承载结构件基底的表面清洗净，晾干后在其上用湿法纤维缠绕工艺将步骤1）经耐烧蚀树脂浸渍的无机纤维纱缠绕形成内蒙皮层，将该内蒙皮层连同金属承载结构件基底一同放入固化炉中预固化；预固化温度为90~130℃，预固化时间为1~3小时；成型为所述内蒙皮；

3）在步骤2）成型的内蒙皮上加工制作所述网格，再经固化成型为所述网格筋支撑层；

4）预制与所述网格的规格、形状及数量相同的气凝胶复合材料；在若干网格内逐个涂刷有胶粘剂，将预制成块的若干气凝胶复合材料逐块放置于与其对应的网格内固定，所述气凝胶复合材料的表面与所述网格筋支撑层的筋条顶部表面平齐，构成所述隔热层；

5）在步骤4）隔热层表面涂刷一层所述胶粘剂，在该胶粘剂上面铺覆有若干层厚度为0.1~0.4mm的无机纤维织物，用RTM树脂传递模塑工艺灌注所述耐烧蚀树脂；并将其放入步骤2）所述固化炉中经高温固化制度固化形成所述外蒙皮防热层；冷却后脱模、后处理成型为所述夹层防隔热结构。

6.根据权利要求5所述的成型方法，其特征在于：步骤1）所述耐高温纤维为高硅氧纤维、石英纤维、玄武岩纤维、莫来石纤维、碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维或硼硅碳氮纤维中任一种；所述耐烧蚀树脂为酚醛树脂、改性酚醛树脂、苯并噁嗪树脂、聚芳基乙炔树脂、聚硅氮烷树脂或混合聚硅氮烷树脂中任一种；其中，混合聚硅氮烷树脂为由聚硅氮烷树脂与苯并噁嗪树脂或与酚醛树脂的组合再加入固化剂混合而成。

7.根据权利要求6所述的成型方法，其特征在于：所述聚硅氮烷树脂与苯并噁嗪树脂或与酚醛树脂的混合质量比相同，均为1~4:1；所述固化剂为DCP过氧化二异丙苯，其加入量占所述聚硅氮烷树脂加入量的质量百分比为0.5%。

8.根据权利要求7所述的成型方法，其特征在于：步骤3）所述网格筋支撑层成型的具体步骤为：A、在所述内蒙皮表面上规则铺放若干形状相同的立体软模，相邻的立体软模的周边各留有与所述筋条截面宽度相同的空隙，该空隙构成若干所述立体软模的环向凹槽和轴向凹槽；B、将所述步骤2）经耐烧蚀树脂浸渍的无机纤维纱用湿法纤维缠绕工艺沿所述环向凹槽缠绕，缠绕厚度与所述立体软模厚度相同，形成所述网格的环向网格筋；在所述轴向凹槽内，由人工铺覆经所述耐烧蚀树脂浸渍的无机纤维纱，将所述轴向凹槽填平至与所述立体软模的顶部平齐，形成所述网格的轴向网格筋；C、将形成的环向网格筋和轴向网格筋与所述立体软模以及所述内蒙皮一同放入固化炉内，经高温固化制度固化后，脱除立体软模，经打磨处理后成型。