[发明专利]一种基于钢丝网垫减振结构的耐高温层合板

说明书

技术领域

    本发明属于航空航天技术领域，涉及一种应用于高温环境下高速飞行器中的耐高温层合板，特别是一种基于钢丝网垫减振结构的耐高温层合板。

背景技术

    高超声速飞行器在出入大气层或持续在空间飞行时，将承受巨大的气动力和气动热。采用完全的热结构就可以避免因结构烧蚀或失效而无法胜任其所承担的飞行任务，也可避免采用热防护增加飞行器的重量。气动热能使结构材料的力学性能降低，作用应力减少以致发生蠕变；而热结构部件之间的相互约束，在热载荷作用下，又会在结构中产生应力从而使变形加剧并造成翘曲和蠕变特性的变化。目前的高速飞行器表面结构不能同时实现隔热、减振、降低温度梯度引起的热应力的功能，而且结构复杂，装拆工序复杂，可靠性低。针对此类问题，多年来国内外研究者们一直期待能寻找更多新型结构连接形式以消除高温环境下飞行器热结构中的热应力。

    中国《宇航学报》 2008. 9, Vol. 29, No. 5, 1698-1683的“高温合金热防护系统设计与分析[J]”公开了一种高温合金蜂窝夹芯结构。该技术的内部面板采用钛合金蜂窝结构，中间隔热层采用低热导率的纤维隔热材料，内、外金属蜂窝面板通过连接通道焊接在一起；承受气动压力时，金属连接通道起载荷传递的作用。金属紧固件穿过连接通道底部，将金属热防护板与机体结构连接在一起。连接通道空腔中填充低热导率的隔热纤维，以减少通过金属连接件进入机体结构的热量。通道盖由耐高温合金材料制成，用于密封上面板，防止高温气体直接进入底层结构。用金属箔片制成的柔性弯曲侧面封闭在金属热防护板的四周，阻止板间缝隙的辐射换热。该技术的缺陷是：其金属热防护结构只具备隔热的作用，其它功能如隔振、减振等功能未作考虑：当“外面板”受热会产生热变形，而内层结构因成功隔热却不会发生相应的热变形，当“连接件”与“紧固件”为适应上下层连接点的位置变化而产生弯曲时，造成了下层“内面板”与“机体结构”的热应力；无法降低振动水平；不能单独拆卸，给维修、检查和更换带来不便，结构全寿命周期成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提出一种能够隔热、减振、降低温度梯度引起的热应力，结构简单、易于维护的基于钢丝网垫减振结构的耐高温层合板。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种基于钢丝网垫减振结构的耐高温层合板，包括外层的保护层、中间的隔热层、内层的结构层，其特征在于：还包括一个钢丝网垫减振结构；所述的钢丝网垫减振结构设置在所述的保护层和结构层之间、并被嵌套于所述的隔热层中间；所述的钢丝网垫减振结构具有一个外筒和在所述的外筒内上下水平布置的第一钢丝网垫和第二钢丝网垫；所述的第二钢丝网垫置于一个下表面与结构层上表面相接触的底板上。

所述的外筒的顶部中间开有一个中轴孔；外筒的下边沿具有一圈与侧壁垂直的外折边；所述的外折边上均布有四个外折边通孔。

所述的钢丝网垫减振结构还包括一个设置于外筒内的中轴；所述的中轴的上段轴直径小于下段轴直径；所述的上段轴的圆心处开有一个垂直向下延伸的内螺纹孔；上段轴的上端通过所述的中轴孔伸出所述的外筒顶部后与保护层的下表面相接触；所述的下段轴的下端面与所述的第二钢丝网垫的上表面相接触；所述的第一钢丝网垫套在所述的上段轴上；第一钢丝网垫的上表面与所述的外筒顶部的下表面相接触，其下表面与所述的下段轴的上端面相接触。

所述的保护层具有一个与所述的中轴的内螺纹孔同轴心的漏斗形通孔；一个沉头螺钉穿过所述的漏斗形通孔后进入所述的内螺纹孔内；所述的沉头螺钉的上表面与保护层的上表面平齐。

所述的底板上具有四个与所述的外筒的四个外折边通孔上下对应、同轴心、内径相等的底板通孔；所述的结构层具有四个与所述的底板通孔上下对应、同轴心、内径相等的定位孔；四个定位件分别穿入各自上下对应的所述的外折边通孔、底板通孔和底板通孔内。

所述的第一钢丝网垫、第二钢丝网垫与所述的外筒之间留有侧间隙。

所述的外筒与所述的保护层之间留有顶间隙。

所述的保护层与结构层厚度相同，隔热层厚度大于保护层的厚度或结构层的厚度。

所述的隔热层与保护层、结构层的厚度比例为11：1：1。

所述的层合板包括至少四个所述的钢丝网垫减振结构，分别设置于层合板的四个边角处。