一种轻质薄壁复合材料结构整流罩制造技术

本实用新型专利技术属于航天器结构技术领域，具体涉及一种轻质薄壁复合材料结构整流罩。该整流罩为层状结构，迎向气动来流方向为流线形，从内到外各层分别为碳纤维A、玻璃纤维、碳纤维B、树脂基体、防热涂层。所述的碳纤维A、玻璃纤维、碳纤维B间采用2.5维编织，形成复合材料预成型体，2.5维编织材料内有两组纤维，在预成型体中沿X向和Y向分布，经纱在Z向弯曲穿过相邻的纬纱层，并将相邻的纬纱层连接在一起，形成整体织物。所述的碳纤维A、碳纤维B采用T300碳纤维，层厚度0.2mm。所述的玻璃纤维采用4层SW280高强玻璃纤维，层厚度0.2mm。所述的树脂基体采用双马树脂。所述的防热涂层采用硅橡胶基防热涂层。本实用新型专利技术具有结构质量轻，防热性能好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于航天器结构
，具体涉及一种轻质薄壁复合材料结构整流罩。
技术介绍
航天运载器中，电缆和管路等沿外壁敷设，造成局部突起，影响气动外形。而航天运载器在高速飞行中，迎面而来的气流冲击在局部突起物上，会造成结构温度骤升，严重时会造成结构失效。一般解决方案是在局部突起物外侧设计流线型整流罩，维持航天器气动外形，同时承受气动加热，以保护内部电缆和管路等设施。传统整流罩根据气动加热环境不同，多使用钢、铝等金属材料。但金属材料密度大、热导率高，造成最终成品结构尺寸大，重量重。虽然能够满足功能要求，但影响到了航天器的运载能力。航天运载器要求外整流罩重量轻、抗核电磁脉冲效果好、耐高温效果好，造成整流罩设计难度大。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种轻质薄壁复合材料结构整流罩，这种整流罩具有结构质量轻，防热性能好等优点。为达到上述目的，本技术所采取的技术方案为：一种轻质薄壁复合材料结构整流罩，为层状结构，迎向气动来流方向为流线形，从内到外各层分别为碳纤维A、玻璃纤维、碳纤维B、树脂基体、防热涂层。所述的碳纤维A、玻璃纤维、碳纤维B间采用2.5维编织，形成复合材料预成型体，2.5维编织材料内有两组纤维，在预成型体中沿X向和Y向分布，经纱在Z向弯曲穿过相邻的纬纱层，并将相邻的纬纱层连接在一起，形成整体织物。所述的碳纤维A、碳纤维B采用T300碳纤维，层厚度0.2mm。所述的玻璃纤维采用4层SW280高强玻璃纤维，层厚度0.2mm。所述的树脂基体采用双马树脂。所述的防热涂层采用硅橡胶基防热涂层。所述的整流罩使用模压或注塑成型后的成品，总厚度为1.6mm±0.2mm，在300℃下保温10min时，拉伸强度不低于330MPa，压缩强度不低于326MPa，弯曲强度不低于548MPa，剪切强度不低于27.2MPa。所述的整流罩在选用3mm的防热涂层后，能够承受35kw/m2气动加热热流，将电缆罩本体温度从800℃降低至250℃。所述的整流罩面密度达到16.03kg/mm2。本技术所取得的有益效果为：本技术厚度能够做到非常薄，1.5mm，在相同的高气动热环境中，相比传统钢质整流罩减重48.3％。使用碳纤维，能够保证整流罩结构电气连续。电气连续性能是航天器安全性的重要性能。使用玻璃纤维，能够提升整流罩成品的耐热性能。使用2.5维编织，能在提高纤维铺层层间强度的同时，具有制造工艺性好的优点。最外层和最内层两层使用碳纤维对称分布，能够平衡复合材料成形时的内应力，避免翘曲。双马树脂的玻璃化温度为350℃，使用双马树脂，能够大幅提升整流罩的耐热性能。如使用温度超过350℃，在整流罩最外层根据实际情况喷涂不同厚度的防热涂层，进一步提升其耐热性能。防热涂层的密度为0.52g/cm3,远小于金属材料的密度。能够达到减重的目的。附图说明图1为本技术所述轻质薄壁复合材料结构整流罩结构图；图2为图1的局部放大图；图中：1、碳纤维A；2、玻璃纤维；3、树脂基体；4、防热涂层；5、整流罩；6、碳纤维B。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。.如图1、图2所示，本技术所述轻质薄壁复合材料结构整流罩5为层状结构，迎向气动来流方向为流线形，从内到外各层分别为碳纤维A1、玻璃纤维2、碳纤维B6、树脂基体3、防热涂层4；其中碳纤维和玻璃纤维2间采用2.5维编织，形成复合材料预成型体，2.5维编织材料内有两组纤维，在预成型体中沿经向(X向)和纬向(Y向)分布，经纱在Z向弯曲穿过相邻的纬纱层，并将相邻的纬纱层连接在一起，形成整体织物。其层间力学性能强于铺层材料，工艺性优于全三维编织。所述碳纤维A1、碳纤维B6采用T300碳纤维。能够对树脂基体3进行增强，同时因碳纤维导电性能良好，能够保证结构电气性能连续。与其它层间2.5维编织而成。每层厚度0.2mm。所述玻璃纤维2采用4层SW280高强玻璃纤维。能够对树脂基进行增强，同时具有良好的耐热性能。根据使用情况可铺设多层，层间2.5维编织而成。每层厚度0.2mm。所述树脂基体3采用双马树脂。具有高达350℃的玻璃化温度，耐热性能良好。所述防热涂层4采用硅橡胶基防热涂层。根据气动加热环境选择不同的厚度，保护双马树脂基体3温度不高于使用温度。成型后整体性能如下。使用模压或注塑成型后的成品，总厚度为1.6mm±0.2mm，在300℃下保温10min时，拉伸强度不低于330MPa，压缩强度不低于326MPa，弯曲强度不低于548MPa，剪切强度不低于27.2MPa。在选用3mm的防热涂层后，能够承受35kw/m2气动加热热流，将电缆罩本体温度从800℃降低至250℃。整体电气性能连续。面密度达到16.03kg/mm2,而相同功能条件下使用钢质整流罩的面密度为31kg/mm2，故能够显著减重。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轻质薄壁复合材料结构整流罩，其特征在于：该整流罩(5)为层状结构，迎向气动来流方向为流线形，从内到外各层分别为碳纤维A(1)、玻璃纤维(2)、碳纤维B(6)、树脂基体(3)、防热涂层(4)。

【技术特征摘要】
1.一种轻质薄壁复合材料结构整流罩，其特征在于：该整流罩(5)为层
状结构，迎向气动来流方向为流线形，从内到外各层分别为碳纤维A(1)、玻
璃纤维(2)、碳纤维B(6)、树脂基体(3)、防热涂层(4)。
2.根据权利要求1所述的轻质薄壁复合材料结构整流罩，其特征在于：所
述的碳纤维A(1)、玻璃纤维(2)、碳纤维B(6)间采用2.5维编织，形成
复合材料预成型体，2.5维编织材料内有两组纤维，在预成型体中沿X向和Y
向分布，经纱在Z向弯曲穿过相邻的纬纱层，并将相邻的纬纱层连接在一起，
形成整体织物。
3.根据权利要求1所述的轻质薄壁复合材料结构整流罩，其特征在于：所
述的碳纤维A(1)、碳纤维B(6)采用T300碳纤维，层厚度0.2mm。
4.根据权利要求1所述的轻质薄壁复合材料结构整流罩，其特征在于：所
述的玻璃纤维(2)采用4层SW280高强玻璃纤维，层厚度0.2mm。
5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：董瑞涛，邵超，赵继亮，陈红波，刘金峰，陈瑛，落龑寿，王欣，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11