一种防隔热承载一体化双层结构红外防护罩制造技术

本发明专利技术公开了一种防隔热承载一体化双层结构红外防护罩，双层结构中承载结构层与高效隔热层的等厚度或变厚度设计，能够解决极端严酷力、热载荷环境条件下红外导引头或探测器的热防护问题，解决极端严酷力、热载荷环境条件下防护罩热匹配性能差异带来的问题，承受外部极端严酷的力、热载荷环境，保证红外导引头或红外探测器的安全，并能够在导引头或探测器工作前被可靠抛离。

【技术实现步骤摘要】
一种防隔热承载一体化双层结构红外防护罩
本专利技术涉及一种红外防护罩，尤其涉及一种用于保护严酷力、热载荷环境条件下的红外探测器或红外导引头的防护罩，属于热防护

技术介绍
对于应用于严酷力、热载荷环境条件下的红外探测器或红外导引头而言，需要采用红外防护罩进行前期防护，并在需要探测器或导引头工作时将红外防护罩抛离。红外防护罩用于将红外探测器或红外导引头与外部严酷的力、热环境载荷进行隔离，不仅需要承受外部严酷的力、热环境载荷，还需保证红外导引头或红外探测器的使用温度，并要求在红外探测器或红外导引头工作前破碎抛离，是确保红外探测器或红外导引头在严酷力、热载荷环境条件下正常工作的关键部件之一。上述情况下，红外防护罩承受着严重热、力载荷，并需要将严重的力、热环境屏蔽于导引头或探测器外部，保证红外导引头或探测器处于安全的温度范围内，因此其防隔热性能及抗热冲击性能非常重要。与此同时，红外防护罩需要在导引头或探测器工作前被可靠抛离，因此，红外防护罩的设计必须考虑易切割性能。现有的红外防护罩多采用金属材料或工程塑料制作红外防护罩非透波部分，并采用石英玻璃等材料制作红外防护罩的视窗部分，但该种红外防护罩材料环境适应性较差，难以满足极端严酷力、热载荷环境条件下的防护需求。国外比较成功的关于极端严酷力、热载荷环境条件下的红外防护罩的报道缺乏实质性的内容，仅有一些背景资料提到过，对于此类防隔热承载一体化双层结构红外防护罩，尚无任何相关报道。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种防隔热承载一体化双层结构红外防护罩，解决红外防护罩防隔热承载一体化设计、红外防护罩在红外探测器或红外导引头使用前可破碎抛离和红外防护罩在极端严酷力、热载荷环境条件下的连接区热结构匹配问题。本专利技术的技术解决方案是：一种防隔热承载一体化双层结构红外防护罩，包括承载结构层、高效隔热层和连接环，高效隔热层置于承载结构层内部，连接环、高效隔热层均与承载结构层相连接，其中承载结构层采用耐高温脆性材料，除球头区域加厚处理外，承载结构层的壁厚从头部到尾端均一致，高效隔热层采用刚性隔热瓦，除球头区域加厚处理外，高效隔热层的壁厚从头部到尾端均一致。所述承载结构层球头区域的厚度为10～20mm，其余区域的厚度为5～10mm。所述高效隔热层球头区域的厚度为20～30mm，其余区域的厚度为5～15mm。所述连接环采用变厚度环形结构。所述耐高温脆性材料包括但不限于石英陶瓷和氮化物陶瓷。一种防隔热承载一体化双层结构红外防护罩，包括承载结构层、高效隔热层和连接环，高效隔热层置于承载结构层内部，连接环、高效隔热层均与承载结构层相连接，其中承载结构层采用耐高温脆性材料，承载结构层除球头区域加厚处理外，承载结构层的壁厚从头部区域到与高效隔热层尾端平齐部分线性增厚，高效隔热层采用刚性隔热瓦，除球头区域加厚处理外，高效隔热层的壁厚从头部到尾端均一致。所述承载结构层球头区域的厚度为10～20mm，承载结构层从头部区域到与高效隔热层尾端平齐部分的壁厚5～10mm变厚到15～25mm。所述耐高温脆性材料包括但不限于石英陶瓷和氮化物陶瓷。所述高效隔热层球头区域的厚度为10～20mm，其余区域的厚度为2～20mm。所述连接环采用厚度环形结构。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：本专利技术采用的防隔热承载一体化双层结构红外防护罩，双层结构中承载结构层与高效隔热层的等厚度或变厚度设计，对于等厚度红外防护罩设计方案，由于连接环区域没有隔热层存在，因此，相应增加连接环结构尺寸，依靠金属热容的增加在连接区域局部形成热沉式热防护结构，有效的降低连接区温度，有效的控制连接区热结构匹配问题；对于变厚度红外防护罩设计方案，连接区承载结构层较厚，有效的隔绝了外部高温由红外防护罩内侧向连接环的传递，降低了连接区的温度，有效的控制连接区热结构匹配问题；因此本专利技术能够解决极端严酷力、热载荷环境条件下红外导引头或探测器的热防护问题，解决极端严酷力、热载荷环境条件下防护罩热匹配性能差异带来的问题，承受外部极端严酷的力、热载荷环境，保证红外导引头或红外探测器的安全，并能够在导引头或探测器工作前被可靠抛离。附图说明图1为承载结构层等厚度红外防护罩结构示意图；图2为承载结构层变厚度红外防护罩结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细的说明：如图1、2所示，本专利技术设计的防隔热承载一体化双层结构红外防护罩包括承载结构层1、高效隔热层2以及连接环3，其中承载结构层1位于红外防护罩外层，主要解决极端严酷力、热载荷环境条件下的承载性能要求，高效隔热层2位于红外防护罩内层，主要解决红外防护罩的防隔热性能要求，降低防护罩内侧温度。连接环3采用金属材料，其上开有螺纹孔等结构，红外防护罩通过连接环与其余结构连接。承载结构层1材料选用耐高温脆性材料，内层高效隔热层2材料选用低密度刚性隔热瓦。两层之间采用耐高温胶进行连接，连接环3与高效隔热层2之间不进行结构连接，连接环3与承载结构层1之间采用铆接、胶粘或销钉等方式进行可靠固定。根据不同使用环境需求，本专利技术设计两种红外防护罩方案。方案一：如图1所示，红外防护罩采用等厚度设计方案，除球头区域外，红外防护罩内层材料均匀、厚度一致；外层材料均匀，厚度一致。红外防护罩承载结构层1的材料选择耐高温脆性材料，包括但不限于石英陶瓷，氮化物陶瓷等复合材料。该类材料需具有膨胀系数小，可经受十分苛刻的冷热冲击等特点。同时，承载结构层材料需具有较高的脆性，受局部爆炸或力学冲击形成的裂纹容易瞬间扩展，便于红外防护罩在导引头或探测器工作前被可靠抛离。红外防护罩高效隔热层2的材料选择刚性隔热瓦，刚性隔热瓦广泛应用于航天飞机热防护等领域。刚性隔热瓦具有密度低、导热系数低、耐高温以及高隔热效率等特点，并且刚性隔热瓦抗拉强度较低，有利于红外防护罩在导引头或探测器工作前被可靠抛离。承载结构层1球头区域的厚度为10～20mm，其余区域的厚度为5～10mm。高效隔热层2球头区域的厚度为20～30mm，其余区域的厚度为5～15mm。连接环3采用变厚度环形结构。由于刚性隔热瓦强度较低，难以满足结构连接强度需求，因此，连接环3和高效隔热层2均与承载结构层1连接，绝大部分力载荷由承载结构层1与连接环3承担。对于等厚度红外防护罩设计方案，由于连接环区域没有隔热层存在，因此，相应增加连接环结构尺寸，依靠金属热容的增加在连接区域局部形成热沉式热防护结构，有效的降低连接区温度，有效的控制连接区热结构匹配问题。方案二：如图2所示，红外防护罩采用变厚度设计方案，除球头区域外，红外防护罩高效隔热层材料均匀、厚度一致；承载结构层1的材料采用前薄后厚的变厚度结构形式，在连接区红外防护罩外层达到最厚。红外防护罩承载结构层1的材料选择耐高温脆性材料，包括但不限于石英陶瓷，氮化物陶瓷等复合材料。红外防护罩高效隔热层2的材料选择刚性隔热瓦。连接环和高效隔热层均与承载结构层连接，绝大部分力载荷由承载结构层与连接环承担。承载结构层1球头区域的厚度为10～20mm，承载结构层从头部区域到与高效隔热层尾端平齐部分的壁厚5～10mm变厚到15～25mm。高效隔热层2球头区域的厚度为10～20mm，其余区域的厚度为2～20mm。连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防隔热承载一体化双层结构红外防护罩，其特征在于：包括承载结构层(1)、高效隔热层(2)和连接环(3)，高效隔热层(2)置于承载结构层(1)内部，连接环(3)、高效隔热层(2)均与承载结构层(1)相连接，其中承载结构层(1)采用耐高温脆性材料，除球头区域加厚处理外，承载结构层(1)的壁厚从头部到尾端均一致，高效隔热层(2)采用刚性隔热瓦，除球头区域加厚处理外，高效隔热层(2)的壁厚从头部到尾端均一致。

【技术特征摘要】
1.一种防隔热承载一体化双层结构红外防护罩，其特征在于：包括承载结构层(1)、高效隔热层(2)和连接环(3)，高效隔热层(2)置于承载结构层(1)内部，两层之间采用耐高温胶进行连接，连接环(3)、高效隔热层(2)均与承载结构层(1)相连接，其中承载结构层(1)采用耐高温脆性材料，除球头区域加厚处理外，承载结构层(1)的壁厚从头部到尾端均一致，高效隔热层(2)采用刚性隔热瓦，除球头区域加厚处理外，高效隔热层(2)的壁厚从头部到尾端均一致。2.根据权利要求1所述的一种防隔热承载一体化双层结构红外防护罩，其特征在于：所述承载结构层(1)球头区域的厚度为10～20mm，其余区域的厚度为5～10mm。3.根据权利要求1所述的一种防隔热承载一体化双层结构红外防护罩，其特征在于：所述高效隔热层(2)球头区域的厚度为20～30mm，其余区域的厚度为5～15mm。4.一种防隔热承载一体化双层结构红外防护罩，其特征在于：包括承载结构层(1)、高效隔热层(2)和连接环(3)，高效隔热层(2)置于承载结构层(1)内部，两层之间采用耐高温胶进行连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：景昭，那伟，陈政伟，梁欢，涂建玲，李旭东，张杨，周永鑫，徐银芳，
申请(专利权)人：北京航天长征飞行器研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11