一种透波隔热结构及制备方法技术

本发明专利技术提供本发明专利技术提供一种透波隔热结构及制备方法，所述透波隔热结构包括隔热层和透波层，所述隔热层用于飞行器头罩与头罩内电子元器件之间的隔热，所述透波层设置在所述隔热层上，所述透波层用于阻止所述隔热层产生的异物落入所述电子元器件上，所述隔热层为无极气凝胶层。本发明专利技术的透波隔热结构在保证透波隔热的基础上，能够防止无机气凝胶在飞行器组装，运输，储存，服役过程中粉尘等异物脱落进而影响电子元器件的正常工作，保证了头罩内部电子元器件工作的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种透波隔热结构及制备方法
本专利技术提供一种透波隔热结构及制备方法，具体涉及用于飞行器头罩的透波隔热结构及制备方法，属于飞行器热防护领域。
技术介绍
目前，超音速飞行器飞行过程中，头罩表面驻点温度高达1000-1500℃，而飞行器头罩内安放的诸如导引头等电子设备无法经受这样高温，因此，二氧化硅气凝胶隔热帽被安装在头罩与电子元器件之间。然而，由于二氧化硅气凝胶质脆、易掉粉，导致其安装、高温服役过程中很可能产生粉尘落入电子元器件间，进而影响电子元器件的可靠工作。
技术实现思路
在下文中给出关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。本专利技术的目的在于解决现有技术中飞行器头罩和其内部电子设备之间的二氧化硅气凝胶隔热帽在安装、高温服役过程中很可能产生粉尘落入电子元器件间，进而影响电子元器件的可靠工作的问题，提出一种透波隔热结构及制备方法，本专利技术提供的透波隔热结构具有优异的隔热、透波性能，可用于飞行器头罩和其内部电子元器件之间的隔热，且该透波隔热结构在安装、高温服役过程中不会产生剥落、掉粉等现象，保证了头罩内部电子元器件工作的可靠性。本专利技术的技术解决方案：一方面，本专利技术提供一种透波隔热结构，所述透波隔热结构包括隔热层和透波层，所述隔热层用于飞行器头罩与头罩内电子元器件之间的隔热，所述透波层设置在所述隔热层上，所述透波层用于阻止所述隔热层产生的异物落入所述电子元器件上。进一步地，所述隔热层采用二氧化硅气凝胶材料；进一步地，所述透波层的厚度为0.3mm～0.5mm。进一步地，所述透波层基于所述隔热层进行随形设计。进一步地，所述透波层采用过盈配合方式设置在所述隔热层上。进一步地，所述透波层为具有透波性能的纤维增强树脂基复合材料。进一步地，所述纤维增强树脂基复合材料中，所述的纤维用于作为增强体，优选为石英纤维；所述的树脂为所述复合材料的基体，选自环氧树脂、酚醛树脂以及氰酸酯树脂中的任意一种，对于电性能要求较高的体系，优选为氰酸酯树脂；本专利技术的纤维树脂基复合材料，一方面其自身具备一定的支撑能力进行维形，高温下不会脱落、掉粉等，另一方面，该纤维树脂基复合材料能够提供好的透波特性，而且其中石英纤维织物厚度规格较多，制品厚度设计自由度大。进一步地，所述石英纤维为石英纤维布，所述石英纤维布的规格可以为0.100mm、0.140mm或0.210mm，所述石英纤维布的层数可以为2层、3层或4层。另一方面，本专利技术还提供一种透波隔热结构的制备方法，包括：步骤1、制备透波层，基于隔热层外形确定所述透波层外形，所述透波层基于所述隔热层进行随形设计；基于透波层外形，进行模具设计，并基于所述模具成型透波层，具体为：1)采用可破坏模具制造工艺，具体为：根据透波层外形，设计模具：首先加工一个金属阴模，阴模型面和透波层内型面一致，然后在所述金属模具内灌注石膏，成型石膏阳模；制备预浸料薄片：将树脂基体溶解后制得树脂溶液，将所述树脂溶液均匀涂覆于纤维布上，得到预浸料薄片，根据需要可将所述预浸料薄片裁剪成各种形状；在所述石膏阳模上进行所述预浸料薄片的糊制，糊制完成后进行固化成型，且固化完成后，将所述石膏阳模粉碎破坏，即得到完整的透波层；或，2)采用可破坏模具制造工艺，具体为：根据透波层外形，设计模具：首先加工一个金属阳模，所述金属阳模型面与透波层外型面一致(外型面即与所述隔热层配合的面)，然后在金属阳模外表面成型石膏阴模；制备预浸料薄片：将树脂基体溶解后制得树脂溶液，将所述树脂溶液均匀涂覆于纤维布上，得到预浸料薄片，根据需要可将所述预浸料薄片裁剪成各种形状；在所述石膏阴模上进行所述预浸料薄片的糊制，糊制完成后进行固化成型，固化完成后，将所述石膏阴模进行破坏掉，即得到完整的透波层；或，3)采用分瓣模具制造工艺，具体为：根据透波层外形尺寸，设计分瓣模具：头罩内的隔热层形状一般为回转体，例如隔热帽，所以透波层外形也为回转体，根据透波层内型面设计模具，模具包括模具底板、模具型面和支撑组件，其中，所述模具型面的外型面与透波层内型面一致，所述模具型面设置在所述模具底板上，且所述模具型面还沿其周向进行分瓣设计，所述支撑组件与所述模具型面随形设计，其用于支撑所述模具型面，所述支撑组件置于模具型面内且与所述模具型面插接，所述模具底板具有气密性，用于满足真空固化工艺,所述模具底板还用于具有翻边结构的透波层中的翻边的成型；制备预浸料薄片：将树脂基体溶解后制得树脂溶液，将所述树脂溶液均匀涂覆于纤维布上，并于通风干燥处除去大部分挥发分，得到预浸料薄片，根据需要可将所述预浸料薄片裁剪成各种形状；在所述模具外型面上或所述模具外型面和模具底板上进行所述预浸料薄片的糊制，糊制完成后进行固化成型，固化完成后，拆除模具底板，支撑组件，依次将各个型面模具块(分瓣设计结果)拆除，即得到完整的透波层；步骤2，将所述透波层过盈配合安装到隔热层上，所述隔热层为二氧化硅气凝胶层。本专利技术的设计原理在于：为了避免现有技术存在问题，前期技术人员进行了大量尝试，包括在二氧化硅气凝胶上喷涂隔热透波层、使用传统技术在二氧化硅气凝胶隔热帽和电子元件之间制作一层隔热层等，然而在二氧化硅气凝胶上直接喷涂隔热透波层，由于喷涂体系不具有增强特性，且二氧化硅气凝胶表面附着力较差，在经历热冲刷条件下极易发生剥落；而使用传统金属模具制作一层透波层，厚度一般会做到1.0mm以上，否则存在脱模困难，而该层隔热头层过大的厚度对头罩体系的透波率会造成不利影响。本专利技术则是通过在现有二氧化硅气凝胶层的基础上，设计透波层，一方面对透波层的材料进行选择，需满足透波性，另一方面通过对透波层的制备方法的创新设计，制备出了厚度小于1mm的透波层，使得该透波层既具有自身的支撑作用，又具有优异的透波性能。本专利技术相比于现有技术具有以下优势：本专利技术提供的透波隔热结构及制备方法，解决了现有技术中飞行器头罩和其内部电子设备之间的二氧化硅气凝胶隔热帽在安装、高温服役过程中很可能产生异物例如粉尘等落入电子元器件间，进而影响电子元器件的可靠工作的问题，该透波隔热结构克服了传统条件难以制备厚度小于1mm的具有一定支撑力的透波层的局限性，制备出了具有优异的支撑、隔热、透波性能的透波层，且透波隔热结构可用于飞行器头罩和其内部电子元器件之间的隔热，该透波隔热结构中的透波层在安装、高温服役过程中不会产生剥落、掉落异物等现象，还能够防止二氧化硅气凝胶在飞行器组装，运输，储存，服役过程中粉尘等异物脱落进而影响电子元器件的正常工作，保证了头罩内部电子元器件工作的可靠性。附图说明所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为根据本专利技术实施例提供的一种透波隔热结构的示意图；图2为根据本专利技术实施例提供的一种分瓣模具的结构的示意图；图3为根据本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透波隔热结构，其特征在于：所述透波隔热结构包括隔热层和透波层，所述隔热层用于飞行器头罩与头罩内电子元器件之间的隔热，所述透波层设置在所述隔热层上，所述透波层用于阻止所述隔热层产生的异物落入所述电子元器件上。

【技术特征摘要】
1.一种透波隔热结构，其特征在于：所述透波隔热结构包括隔热层和透波层，所述隔热层用于飞行器头罩与头罩内电子元器件之间的隔热，所述透波层设置在所述隔热层上，所述透波层用于阻止所述隔热层产生的异物落入所述电子元器件上。2.根据权利要求1所述的一种透波隔热结构，其特征在于：所述隔热层采用二氧化硅气凝胶材料。3.根据权利要求1-2所述的一种透波隔热结构，其特征在于：所述透波层的厚度为0.3mm～0.5mm。4.根据权利要求1-3所述的一种透波隔热结构，其特征在于：所述透波层基于所述隔热层进行随形设计。5.根据权利要求1-4所述的一种透波隔热结构，其特征在于：所述透波层采用过盈配合方式设置在所述隔热层上。6.根据权利要求1-5所述的一种透波隔热结构，其特征在于：所述透波层为具有透波性能的纤维增强树脂基复合材料。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种透波隔热结构的制备方法，其特征在于，包括：步骤1、制备透波层基于所述隔热层外形确定所述透波层外形，所述透波层基于所述隔热层进行随形设计；基于所述透波层外形，进行模具设计，并基于所述模具成型透波层，具体为：采用消失模具制造工艺，包括：根据透波层外形，设计模具：首先加工一个金属阴模，阴模型面和透波层内型面一致，然后在所述金属模具内灌注石膏，成型石膏阳模；制备预浸料薄片：将树脂基体溶解后制得树脂溶液，将所述树脂溶液均匀涂覆于纤维布上，得到预浸料薄片，根据需要可将所述预浸料薄片裁剪成各种形状；在所述石膏阳模上进行所述预浸料薄片的糊制，糊制完成后进行固化成型，且固化完成后，将所述石膏阳模粉碎破坏，即得到完整的透波层；步骤2，将所得透波...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐培毅，徐亮，梁垠，李南，杨洁颖，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11