[发明专利]一种含双流道的微桁架热防护面板

说明书

本发明为一种含双流道的微桁架热防护面板，包括多个单胞，所述单胞包括上面板和下面板，且上面板和下面板平行设置，所述上面板和下面板之间设置有微桁架，所述上面板和微桁架之间横向设置有两个上流道，所述下面板和微桁架之间横向设置有两个下流道，且上流道和下流道横向间隔错开设置，所述微桁架包括第一横杆、第二横杆、第一斜杆、第二斜杆和八个第三斜杆，两个所述第一横杆分别横向设置在上流道的前后两侧，两个所述第二横杆分别横向设置在下流道的前后两侧。该发明实现热防护面板的多功能化，在保证承载功能基础上提升热防护性能，提出一种含双流道的微桁架夹层面板，该面板具有主动散热与承载一体化功能。

技术领域

本发明涉及具有长时加热的热防护技术领域，具体为一种含双流道的微桁架热防护面板。

背景技术

先进飞行器结构设计技术正在从“面向性能”向“面向功能”转变，这使得飞行器结构除承载功能外，还要兼具防/隔热、减振、隐身等其他功能。合理地设计结构构型，实现其多功能化，是提升结构性能的有效方式。高超声速飞行器在长时航行或再入过程中，需要在飞行器表面加装热防护系统，以保证内部结构不受热量侵蚀。随着对高超声速飞行器结构效率要求的不断提高，热防护系统也从防隔热功能逐渐向承载与防隔热一体化方向发展。一体化热防护系统可替代传统机身的蒙皮、热防护以及相应的支撑系统，内部结构具有很强的抗冲击耐损伤性能，整体面板尺寸较大，装配性强且维护方便，这些都将极大提高飞行器的结构效率和安全性，是高超声速飞行器热防护系统发展的一个趋势。

目前，典型的一体化热防护系统结构方案主要包含两种类型。一种基于波纹夹芯板的热防护设计方案，在波纹板内部填充隔热夹芯，在隔热的基础上，利用波纹夹芯板高截面惯性矩提升热防护面板的力学性能。该种方案在腹板处具有较为明显的热短路现象，如何在保证承载能力的同时降低热短路效应是这种方案设计的一个难点。另外，腹板连接了内外面板，具有很高的温度梯度，若将此方案用于高温区，与外面板接触处的腹板温度可能会超出其使用范围。第二种一体化热防护系统结构类型是刚性隔热条夹芯一体化热防护结构方案，刚性隔热瓦和包覆层为其提供了良好的承力性能。该方案依然存在热短路现象，并且制备工艺复杂。

上述两种一体化热防护结构方案都是依靠结构及其夹芯本身吸热达到热防护的目的。在高超声速飞行器再入过程中，当表面热流密度达到最大时，通过夹芯的吸热可保证内部面板温度依然较低。然而，伴随着再入过程的持续，内部面板温度会不断增高，这一过程会持续到再入过程结束后很长一段时间。此时，内部结构若没有相应的冷却机制，储存在夹芯结构中的热量会持续向内部结构传导并使得内部结构可能超出其使用温度。另外，对于具有长航时的高超声速远程飞行器，虽然其表面热流密度不及航天器再入过程那么剧烈，但由于其巡航时间较长，致使总的加热量很大，无法单纯依靠结构及其夹芯部分的热沉达到热防护的目的。所以，发展带主动冷却机制的一体化热防护面板对高超声速远程飞行器具有重要意义。

考虑具有超长航时的高超声速远程飞行器的加热过程，虽然有外面板下方的流道进行主动冷却，但若冷却效果不能带走足够热量，将致使支撑材料升温，并将多余的热量传递给内部结构，内部结构的温度则可能会超出其使用极限。此时，在内部面板同时布置冷却流道可带走此部分热量，对保证飞行器结构的安全性至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含双流道的微桁架热防护面板，该热防护面板针对具有长时加热，尤其是超长航时高超声速飞行器热防护结构的实际需求，实现热防护面板的多功能化，在保证承载功能基础上提升热防护性能，提出一种含双流道的微桁架夹层面板，该面板具有主动散热与承载一体化功能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明提供一种含双流道的微桁架热防护面板，包括多个单胞，所述单胞包括上面板和下面板，且上面板和下面板平行设置，所述上面板和下面板之间设置有微桁架，所述上面板和微桁架之间横向设置有两个上流道，所述下面板和微桁架之间横向设置有两个下流道，且上流道和下流道横向间隔错开设置。