[发明专利]一种基于树脂基碳泡沫的隔热瓦及其制备方法

权利要求书

1.一种基于树脂基碳泡沫的隔热瓦，其特征在于，所述的隔热瓦应用在高超声速飞行器上，所述隔热瓦包括隔热层(1)、外面板(2)、密封板(3)、底面板(4)，所述隔热层(1)具备隔热功能，所述外面板(2)起到表面增强的作用，保护内部结构免受气流冲蚀以及表面冲击损伤，所述密封板(3)与所述底面板(4)共同紧密包裹所述隔热层(1)，阻挡氧气进入，避免碳泡沫氧化；所述外面板(2)覆盖于密封板(3)上；所述密封板(3)与所述底面板(4)分别都是一层致密的耐高温的薄板，所述的高温是指温度≤1400℃，所述的薄板厚度大于0且小于等于5mm；所述底面板(4)与主结构(5)连接，当所述隔热瓦工作环境温度大于600℃时，连接方式选择胶黏剂连接，当所述隔热瓦工作环境温度小于600℃时，选择胶黏剂连接或者在所述隔热瓦上打孔，用机械连接；隔热层(1)由树脂基碳泡沫制成，满足以下性能要求：密度0.10-0.25g/cm³，常温热导率0.05W/(m·K)，2000℃下热导率小于1W/(m·K)，杨氏模量100-250MPa，压缩强度0.10-10MPa；所述主结构为飞行器主结构；

外面板(2)的结构形式为层合板或夹层结构，层合板的材料是树脂、陶瓷、金属、纤维增强复合材料、C/C复合材料中的一种，夹层结构是金属、陶瓷、碳/碳材料所制成的蜂窝夹层结构、泡沫夹层结构、波纹板夹层结构、点阵结构中的一种；

密封板(3)包裹所述隔热层(1)除底面外的其它所有面，与所述外面板(2)的连接方式是胶接(21)或共固化(22)；

所述胶接(21)即所述密封板(3)固化成型后再与所述外面板(2)粘接固化，所述共固化(22)即所述密封板(3)与所述外面板(2)共固化成型；

底面板(4)的结构形式为层合板或夹层结构，层合板的材料是树脂、陶瓷、金属、纤维增强复合材料、C/C复合材料中的一种，夹层结构是金属、陶瓷、碳/碳材料所制成的蜂窝夹层结构、泡沫夹层结构、波纹板夹层结构、点阵结构中的一种；

隔热瓦的尺寸依赖于所述主结构(5)的变形，当所述主结构(5)总弯曲挠度小于1mm时，所述隔热瓦的尺寸与所述主结构(5)相同。

2.如权利要求1所述的一种基于树脂基碳泡沫的隔热瓦的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：隔热层(1)加工： 将所述隔热层(1)按设计要求加工成所需形状，由单块树脂基碳泡沫胚料机械加工成型，或者由多块胚料拼接后机械加工成型；拼接方法是，拼接处树脂基碳泡沫加工成如下所述的其中一种构型：包括台阶搭接(31)、凹凸搭接(32)、搭扣搭接(33)、斜搭接(34)，在接缝处用耐高温胶黏剂粘接；

步骤2：外面板(2)与密封板(3)加工： 所述密封板(3)与所述外面板(2)复合成型时，采用胶接或共固化，成型时在所述外面板(2)的外表面与所述密封板(3)内部使用模具，以获得所需形状；当所述密封板(3)材料不是陶瓷基复合材料时，所述隔热层(1)的树脂基碳泡沫作为所述密封板(3)的内部模具，与所述密封板(3)一起固化成型；当所述密封板(3)材料是陶瓷基复合材料时，所述隔热层(1)的树脂基碳泡沫不可作为内部模具；

步骤3：封装所述隔热层(1)： 将所述隔热层(1)放入所述密封板(3)中，用高温胶黏剂填充缝隙，将所述隔热层(1)固定住；所述底面板(4)与所述隔热层(1)的复合采用胶接连接，胶接固化时要保持抽真空。