[发明专利]一种可变形乘波体耐高温柔性蒙皮及其设计方法

说明书

本申请属于飞机蒙皮领域，特别涉及一种可变形乘波体耐高温柔性蒙皮及其设计方法。蒙皮包括由外侧至内侧依次设置的气凝胶隔热层(1)、弹性基体层(2)以及高各向异性支撑层(3)，其中，气凝胶隔热层(1)的材质为石墨烯增强硅气凝胶；弹性基体层(2)的材质为碳纳米管与热塑性聚氨酯复合材料；高各向异性支撑层(3)的材质为0泊松比复合材料。本申请通过气凝胶来进行热防护，能够耐受1300°以上的高温，而且气凝胶具有大变形、高强度、宽温度范围稳定的机械性能和耐冲击的能力；碳纳米管与热塑性聚氨酯复合材料弹性基体也具有耐高温、高强度和大变形等能力；高各向异性支撑体可以进一步提高大变形蒙皮的弯曲刚度，同时保持大变形的能力。

技术领域

本申请属于飞机蒙皮领域，特别涉及一种可变形乘波体耐高温柔性蒙皮及其设计方法。

背景技术

乘波体高超声速飞行器在飞行过程中，其飞行高度和速度变化范围大，传统固定外形的高超声速飞行器结构很难始终保持高升阻比气动性能。为解决该问题，设计师提出了可变形乘波体飞行器的概念，主要通过改变乘波体腹部乘波面外形来实现。但乘波体高超声速飞行器需要满足耐高温、耐高压、耐激波冲击，这种极端环境使得结构变形难以实现，尤其是大变形蒙皮结构首当其冲，工作环境最为严苛。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供了一种可变形乘波体耐高温柔性蒙皮及其设计方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。

本申请的技术方案是：

本申请的第一个方面提供了一种可变形乘波体耐高温柔性蒙皮，包括由外侧至内侧依次设置的气凝胶隔热层、弹性基体层以及高各向异性支撑层，其中，

所述气凝胶隔热层的材质为石墨烯增强硅气凝胶；

所述弹性基体层的材质为碳纳米管与热塑性聚氨酯复合材料；

所述高各向异性支撑层的材质为0泊松比复合材料。

可选地，所述弹性基体层与所述气凝胶隔热层通过粘接结合。

可选地，所述弹性基体层与所述气凝胶隔热层一体成型。

可选地，所述高各向异性支撑层与所述弹性基体层通过粘接结合。

可选地，所述高各向异性支撑层的材质为0泊松比碳纤维材料。

可选地，所述高各向异性支撑层的材质为0泊松比玻璃纤维材料。

本申请的第二个方面提供了一种可变形乘波体耐高温柔性蒙皮设计方法，基于如上所述的可变形乘波体耐高温柔性蒙皮，包括：

步骤一、获取柔性蒙皮的变形、承载以及耐高温性能要求；

步骤二、制备石墨烯增强硅气凝胶，得到气凝胶隔热层；

步骤三、制备碳纳米管与热塑性聚氨酯复合材料，得到弹性基体层；

步骤四、制备0泊松比复合材料，得到高各向异性支撑层；

步骤五、将气凝胶隔热层、弹性基体层以及高各向异性支撑层进行三层层合工艺设计，得到柔性蒙皮；

步骤六、对柔性蒙皮进行变形实验、承载实验以及热防护实验，重复步骤二至六，直至得到满足性能要求的柔性蒙皮。

发明至少存在以下有益技术效果：