專利名稱：一種圓管夾芯防熱結(jié)構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種高速飛行器機(jī)身防熱結(jié)構(gòu)件，特別是一種采用圓管夾芯的防熱 結(jié)構(gòu)件，屬于航空航天工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高速飛行器在大氣層中高速飛行時，由于高馬赫數(shù)下氣動加熱效應(yīng)，飛行器表面結(jié) 構(gòu)需要承受機(jī)械載荷的同時還承受較強(qiáng)烈的熱載荷。對于飛行器的大面積機(jī)身部分，一 般采用金屬、隔氈等防熱結(jié)構(gòu)組成防熱系統(tǒng)，實現(xiàn)隔熱效果保護(hù)內(nèi)部常溫結(jié)構(gòu)效能不受 影響。傳統(tǒng)的防熱結(jié)構(gòu)一般由高溫金屬金屬蜂窩面板非灰纖維隔熱層等組成多層結(jié)構(gòu)。 近年來，發(fā)達(dá)國家開始發(fā)展金屬防熱結(jié)構(gòu)，這一技術(shù)領(lǐng)域新結(jié)構(gòu)一體化、新材料工藝是 主要發(fā)展方向。由于國內(nèi)高超音速科技研究相對滯后，已有的防熱結(jié)構(gòu)主要以傳統(tǒng)防熱 結(jié)構(gòu)為主。國內(nèi)外己有很多學(xué)者對金屬主動防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了研究。在國內(nèi)也有大量研究， 不過集中在40(TC至60(TC之間，而且大部分金屬防熱材料采用鋁合金，受限于本身的 物理性質(zhì)，很難承受更高的溫度，而耐高溫金屬泡沫防熱材料或蜂窩夾芯板，由于工藝 水平的限制，很難投入工業(yè)使用。超高速飛行器作業(yè)過程中，由表面摩擦產(chǎn)生的氣動熱， 經(jīng)常使飛行器處于高溫環(huán)境(如大于等于850°C的高溫)，此外防熱層常受到外沖擊， 這就要求結(jié)構(gòu)具有緩沖機(jī)械載荷，維持集體外形，保護(hù)內(nèi)部空間作用和沖擊后仍具有熱 防護(hù)能力，而且可用于大于等于850。C的高溫環(huán)境。目前還未發(fā)現(xiàn)的相關(guān)的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種圓管夾芯防熱結(jié)構(gòu)件，該 防熱結(jié)構(gòu)件可以實現(xiàn)高效隔熱和抗沖擊的性能。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案 一種圓管夾芯防熱結(jié)構(gòu)件，由上層的高溫鎳基變形合金蜂 窩面板、下層的鎳基合金蜂窩板、夾在高溫鎳基變形合金蜂窩面板和鎳基合金蜂窩板之 間的圓管組構(gòu)成；所述的圓管組之間的各圓管焊接在一起，圓管組的兩端分別連接工藝 管，工藝管一端密封焊接，另一端聯(lián)結(jié)4分接頭，用來通入冷卻劑；所述的高溫鎳基變 形合金蜂窩面板具有多層反射屏；所述的鎳基合金蜂窩板具有多層反射屏；采用高溫釬 焊將上層的高溫鎳基變形合金面板和下層的鎳基合金蜂窩板與圓管組間通過點(diǎn)接觸，即 線連接的方式連接在一起；所述的高溫鎳基變形合金是指大于等于85(TC的高溫鎳基變 形合金。 '
所述的高溫鎳基變形合金蜂窩面板具有三層反射屏。所述的鎳基合金蜂窩板具有兩層反射屏。 所述的圓管組在自來水壓力下應(yīng)長期具有密封性。
所述的上層的高溫鎳基變形合金蜂窩面板和下層的鎳基合金蜂窩板之間通過左右各 兩個鎳基合金片形成C型聯(lián)結(jié)。
所述的圓管組為不銹銀圓管組。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于-
(1) 本發(fā)明的高溫和強(qiáng)熱流首先作用在高溫鎳基變形合金蜂窩面板面板上，高溫鎳 基變形合金保證了高溫鎳基變形合金蜂窩面板能夠在高達(dá)850°C的高溫下有足夠的承載 能力和抗腐蝕氧化性能；同時高溫鎳基變形合金蜂窩板和鎳基合金蜂窩板的多層反射屏 有效地反射了輻射熱流，蜂窩腔體較好地阻止了從上層的高溫鎳基變形合金蜂窩面板蜂 窩板和下層的鎳基合金蜂窩板間的對流導(dǎo)熱，具有很好的隔熱效果。此外，由于圓管與 高溫鎳基變形合金蜂窩面板蜂窩板和下層的鎳基合金蜂窩板間以線接觸方式聯(lián)結(jié)，利用 圓管的抗沖擊吸特性和點(diǎn)接觸傳熱特性，有效地阻止了來自高溫蜂窩面板的熱傳導(dǎo)，實 現(xiàn)高效隔熱和抗沖擊的性能，解決了傳統(tǒng)放熱結(jié)構(gòu)抗沖擊能力差的特點(diǎn)。
(2) 本發(fā)明的高溫鎳基變形合金蜂窩面板具有三層反射屏，鎳基合金蜂窩板具有兩 層反射屏，這種組合其更能夠輻射掉大部分入射熱量，從而能夠更好地阻止剩余入射熱 量中的大部分向內(nèi)傳遞。
(3) 本發(fā)明的高溫鎳基變形合金蜂窩面板和鎳基合金蜂窩板之間通過左右各兩個鎳 基合金片形成.G.型聯(lián)結(jié)，這樣的固定方式使面板容易安裝、拆卸，有助于降低維修成本，
而且其支撐系統(tǒng)更堅固。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的主視示意圖； 圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的俯視示意圖3為本發(fā)祖的結(jié)構(gòu)立體示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明由上層的高溫鎳基變形合金蜂窩面板1、下層的鎳基合金蜂窩板
2、夾在高溫鎳基變形合金蜂窩面板1和鎳基合金蜂窩板2之間的圓管組3構(gòu)成。高溫 鎳基變形合金1是指大于等于850'C的高溫鎳基變形合金。圓管組3為不銹鋼圓管組， 可以采用(D8mm的1Crl8NI9不銹鋼管，圓管組3中的各圓管通過氬弧焊焊接在一起。圓 管組3的兩端分別連接工藝管11,工藝管11一端9密封焊接，另一端8聯(lián)結(jié)4分接頭， 用來通入冷卻劑，可以采用水冷模擬冷卻劑。圓管組3的直徑為8mm左右，兩邊的工藝 管ll大管直徑為16mni左右，采用水冷模擬冷卻劑。圓管組3在通冷卻水的情況下，自來水壓力下應(yīng)長期具有密封性，這樣圓管組3的水密封性能就是夠達(dá)到十幾次試驗使用 沒有明顯漏水現(xiàn)象，使可靠性提高。
上層的高溫鎳基變形合金蜂窩面板1和下層的鎳基合金蜂窩板2之間通過左右各兩 個鎳基合金片7形成C型聯(lián)結(jié)。
高溫鎳基變形合金蜂窩面板1具有三層反射屏3，采用10mm-20 mm的GH3044/GH3039 高溫鎳基變形合金板；鎳基合金蜂窩板2具有兩層反射屏6,即為兩層面板。通過高溫 釬焊(至少800'C)將上層的高溫鎳基變形合金面板1和下層的鎳基合金蜂窩板2與圓 管組3間通過點(diǎn)接觸4，即線連接的方式連接在一起，高溫釬焊使用焊接工藝參照航空 標(biāo)淮。
上層的高溫鎳基變形合金蜂窩面板1和鎳基合金蜂窩板2的面內(nèi)尺寸300mm*300mm 以下板型結(jié)構(gòu)，因此設(shè)計面內(nèi)尺寸300mm*300mm的防熱件。
為了進(jìn)一步證明本發(fā)明效果，模擬了高溫下航天器熱防護(hù)系統(tǒng)的受熱環(huán)境，對夾層 為蜂窩和單層冷卻管組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行實驗驗證。
實驗過程如下
(1) 將熱電偶和熱流傳感器分別固定于試驗件上以備測試溫度和熱流；
(2) 加熱并觀測蜂窩板受熱面的溫度變化；
(3) 溫度升高到預(yù)定數(shù)值后停止加熱；
(4) 輸出數(shù)據(jù)結(jié)果。
首先對高溫鎳基變形合金蜂窩面板1在150°C、 200°C、 30(TC、 40(TC和500。C下的 隔熱性能，然后實驗又分別測試了 200°C、 300°C、 40CTC、 600°C、 70(TC和80(TC下主 動防熱概念件的隔熱性能。
實驗結(jié)果隨著實驗溫度的升高，高溫鎳基變形合金蜂窩板的隔熱性能逐漸提高。 加熱到150'C和20(TC的情況下，前后表面溫差大概50'C左右；加熱到30(TC和40(TC的 情況下前后表面溫差大概7CTC左右，而當(dāng)加熱到50(TC的情況下，前后表面溫差達(dá)100 'C，這說明此高溫鎳基變形合金蜂窩面板作為防熱系統(tǒng)的關(guān)鍵部件能起到很好的隔熱作 用。
本發(fā)明能夠承受設(shè)計熱表面達(dá)到溫度80(TC環(huán)境下5分鐘使用沒有任何損壞。利用 圓管中水流帶走熱量能使得后表面的溫度基本控制在IO(TC以下，說明本發(fā)明能夠起到 很好的防熱作用，而且防熱效率較被動防熱結(jié)構(gòu)有很大提高。
本發(fā)明同時考慮了防熱冷卻和抵抗沖擊兩方面的綜合因素，而且其結(jié)構(gòu)和工藝簡 單，加工成本較低，抗沖擊能量吸收能力良好，可以很好的適用于高速飛行器大范圍防 熱需求。
權(quán)利要求
1、一種圓管夾芯防熱結(jié)構(gòu)件，其特征在于由上層的高溫鎳基變形合金蜂窩面板(1)、下層的鎳基合金蜂窩板(2)、夾在高溫鎳基變形合金蜂窩面板(1)和鎳基合金蜂窩板(2)之間的圓管組(3)構(gòu)成；所述的圓管組(3)之間的各圓管焊接在一起，圓管組(3)的兩端分別連接工藝管(11)，工藝管(11)一端(9)密封焊接，另一端(8)聯(lián)結(jié)4分接頭，用來通入冷卻劑；所述的高溫鎳基變形合金蜂窩面板(1)具有多層反射屏；所述的鎳基合金蜂窩板(2)具有多層反射屏；采用高溫釬焊將上層的高溫鎳基變形合金面板(1)和下層的鎳基合金蜂窩板(2)與圓管組(3)間通過點(diǎn)接觸(4)，即線連接的方式連接在一起；所述的高溫鎳基變形合金(1)是指大于等于850℃的高溫鎳基變形合金。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種圓管夾芯防熱結(jié)構(gòu)件，其特征在于所述的高溫鎳基 變形合金蜂窩面板(1)具有三層反射屏(5)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種圓管夾芯防熱結(jié)構(gòu)件，其特征在于所述的鎳基合金 蜂窩板(2)具有2層反射屏(6)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓管夾芯防熱結(jié)構(gòu)件，其特征在于所述的圓管組(3) 在自來水壓力下應(yīng)長期具有密封性。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種圓管夾芯防熱結(jié)構(gòu)件，其特征在于所述的上層的高 溫鎳基變形合金蜂窩面板和下層的鎳基合金蜂窩板之間通過左右各兩個鎳基合金片(7) 形成C型聯(lián)結(jié)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l或4或5所述的一種圓管夾芯防熱結(jié)構(gòu)件，其特征在于所述的 圓管組(3)為不銹鋼圓管組。
全文摘要
一種圓管夾芯防熱結(jié)構(gòu)件由上層的高溫鎳基變形合金蜂窩面板、下層的鎳基合金蜂窩板、夾在高溫鎳基變形合金蜂窩面板和鎳基合金蜂窩板之間的圓管組構(gòu)成；所述的圓管組之間的各圓管焊接在一起；所述的高溫鎳基變形合金蜂窩面板和鎳基合金蜂窩板具有多層反射屏；采用高溫釬焊將上層的高溫鎳基變形合金面板和下層的鎳基合金蜂窩板與圓管組間通過點(diǎn)接觸，即線連接的方式連接在一起；圓管組一端密封，另一端聯(lián)結(jié)4分接頭；所述的高溫鎳基變形合金是指大于等于850℃的高溫鎳基變形合金。本發(fā)明具有高效隔熱和抗沖擊的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B64C1/00GK101633405SQ20091009063
公開日2010年1月27日 申請日期2009年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者吳大方, 楊嘉陵, 偉 梁 申請人:北京航空航天大學(xué)