[发明专利]抗烧蚀的拼接结构

说明书

本发明涉及一种在高温高速气流下具有高抗烧蚀性能的拼接结构，该拼接结构包括相对设置的拼接试件一与拼接试件二，拼接试件一具有拼接边缘一，拼接试件二具有拼接边缘二，拼接边缘一与拼接边缘二之间留有拼接缝隙，其中，当将拼接结构置于直角坐标系中，拼接边缘一满足曲线y₁＝f(x)+H，拼接边缘二满足曲线y₂＝f(x)，函数f(x)是周期值为λ的正弦函数，H为拼接缝隙的宽度，λ与H的比值满足：λ/H≥2.5。高速气流在该拼接结构内产生流动分离、在拼接边缘处形成稳定的旋涡，一方面阻隔流体及流体与壁面间的热交换，从而减弱氧化烧蚀；另一方面气流形状阻力大，气流速度降低，从而减弱机械剥蚀。

技术领域

本发明涉及结构形变技术领域，具体涉及一种可以提高结构拼接处抗烧蚀性能的拼接结构，其可应用于高速飞行器的前缘拼接件。

背景技术

在高速飞行器设计过程中，热防护问题是设计人员非常关注的重要问题。这是由于热防护性能直接关系到飞行器的再入生存能力和精度。高速飞行器如洲际导弹、人造卫星和宇宙飞船等，从外层空间再入大气层时，其速度非常高，与空气发生剧烈相互作用，飞行器相关结构件受热严重。例如，卫星以8km/s速度回地时，驻点温度可以高达8000K～10000K，在这样的高温环境下，确保飞行器穿过大气层飞行时外形结构保持完整、不被烧毀，保持弹头和飞行器舱内有正常的工作条件(温度、压力等)是非常重要的。

在高速飞行器前缘采用一体化结构时，工艺要求高、制造成本高。

在高速飞行器前缘采用不同组件拼接而成时，接缝处受热严重且情况复杂，易产生氧化烧蚀，且在高速气流的冲刷下易产生严重的机械剥蚀，氧化烧蚀和机械剥蚀共同形成的烧蚀现象导致飞行器的质量、气动力不对称，进而影响飞行器的结构完整性、飞行稳定性与打击精度。

因此通过设计新的拼接方式，改变组件拼接处流场，减小组件拼接处的机械剥蚀，提高拼接结构的抗烧蚀性能是很重要的。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高抗烧蚀性能的拼接结构。其包括相对设置的拼接试件一与拼接试件二，所述拼接试件一具有拼接边缘一，所述拼接试件二具有拼接边缘二，所述拼接边缘一与所述拼接边缘二之间留有拼接缝隙，其中，

将所述拼接结构置于直角坐标系中，所述拼接边缘一满足曲线方程y₁＝f(x)+H，所述拼接边缘二满足曲线方程y₂＝f(x)，函数f(x)是周期值为λ的正弦函数，H为所述拼接缝隙的宽度，所述周期值λ与所述拼接缝隙的宽度H的比值满足：λ/H≥2.5。

在至少一个实施例中，所述周期值λ与所述拼接缝隙的宽度H的比值满足：λ/H≤3.5。

在至少一个实施例中，所述正弦函数f(x)的振幅值为A，所述振幅值A与所述拼接缝隙的宽度H的比值满足：1/3≤A/H≤2/3。

在至少一个实施例中，所述周期值λ与所述拼接缝隙的宽度H的比值为3。

在至少一个实施例中，所述周期值λ为30mm，所述拼接缝隙的宽度H为10mm。

在至少一个实施例中，所述振幅值A与所述拼接缝隙的宽度H的比值为0.5。

在至少一个实施例中，所述振幅值A为5mm。

在至少一个实施例中，所述拼接结构为飞行器的前缘的拼接结构。

在至少一个实施例中，所述飞行器为洲际导弹、人造卫星或宇宙飞船。

上述技术方案具有以下有益效果中的至少一者：

1.拼接缝隙内产生流动分离，形成流动旋涡，使流体流线扭曲，增加了流动的形状阻力和沿程阻力，导致高温高速气流在拼接缝隙内减速，进一步降低剪切力，减弱了机械剥蚀；