The invention provides an antenna window assembly suitable for long-term aerothermal environment and a design method thereof. The one-dimensional thermal insulation simulation and design of the antenna window module are carried out, and the theoretical thickness of the thermal mouth frame and the thermal insulation layer at the center of the aerodynamic profile of the antenna window module are obtained. Combined with the technological feasibility of the heat-proof mouth frame and the thickness of the insulation layer, the position thickness and the thickness of the heat-proof mouth frame aerodynamic profile of the antenna window module are determined. The hollowing of the contact part between the heat-proof mouth frame and the surrounding heat-proof structure is replaced by four supporting pillars. The three-dimensional digital model of the antenna window component is established by using the three-dimensional modeling software. A three-dimensional temperature field simulation model is established by using the temperature field simulation software, and the temperature distribution of the antenna window module is obtained. The insulation thickness of the antenna window module is optimized until the temperature meets the antenna temperature resistance requirements.
【技术实现步骤摘要】
一种适用于长时气动热环境的天线窗组件及其设计方法
本专利技术专利涉及一种适用于长时气动热环境的天线窗组件及其设计方法,尤其涉及一种适用于千秒量级及以上气动热环境的飞行器轻质天线窗组件,属于飞行器天线窗组件设计领域。
技术介绍
天线窗组件属于局部防热透波结构一体化部件,是高超声速飞行器结构的重要组成部分。在高超声速飞行器飞行过程中,它除了需要满足力热性能要求外,还需要满足电磁波穿透的功能。随着高超声速技术的发展,飞行器飞行时间越来越长,达到了千秒量级及以上,面临的气动加热环境也更加恶劣。同时,出于高超声速飞行器总体性能的考虑,天线窗组件的质量指标也逐渐成为了天线窗组件设计的重要指标。如果还采用传统的天线窗组件设计方法,天线窗组件将难以满足高超声速飞行器的总体设计要求。传统的天线窗组件主要针对十秒量级和百秒量级的飞行环境,普遍采用防热层加隔热层的双层结构形式,防热层和隔热层之间采用“面传导”形式传热,隔热设计只需要满足天线窗组件中心部位厚度在一维传热条件下内部温度不超过天线温度要求即可,主要是由于飞行器飞行时间较短,天线窗组件的三维传热效应不显著,在工程设计中可以假设为一维传热。而随着飞行时间增加到千秒量级及以上,原有的“面传导”传热形式存在较为严重的热短路现象,三维传热效应变得十分明显,一方面,一维防隔热假设已经在理论上不成立,更为重要的是,若还采用原有的结构形式,即使采用了三维防隔热设计方法,天线窗组件的厚度将无法满足飞行器的总体设计要求。传统的天线窗组件不涉及轻质化设计,原因是天线窗组件的数量较少,不是飞行器增重的主要因素,质量一般也不作为天线窗组件设计 ...
【技术保护点】
1.一种适用于长时气动热环境的天线窗组件,其特征在于:包括隔热层(1)和防热口框(2)和隔热层,所述防热口框(2)由防热气动结构(2‑1)、N个支撑柱(2‑2)和翻边结构(2‑3)组成,防热气动结构(2‑1)表面与飞行器上天线窗所在的气动外形表面匹配,翻边结构(2‑1)与飞行器天线窗周边结构匹配,用于固定安装天线窗组件,N个支撑柱(2‑2)固定连接防热气动结构(2‑1)与翻边结构(2‑3),用于支撑防热气动结构(2‑1),所述隔热层(1)位于防热口框(2)内与防热气动结构(2‑1)层叠安装,所述N大于等于2。
【技术特征摘要】
1.一种适用于长时气动热环境的天线窗组件,其特征在于:包括隔热层(1)和防热口框(2)和隔热层,所述防热口框(2)由防热气动结构(2-1)、N个支撑柱(2-2)和翻边结构(2-3)组成,防热气动结构(2-1)表面与飞行器上天线窗所在的气动外形表面匹配,翻边结构(2-1)与飞行器天线窗周边结构匹配,用于固定安装天线窗组件,N个支撑柱(2-2)固定连接防热气动结构(2-1)与翻边结构(2-3),用于支撑防热气动结构(2-1),所述隔热层(1)位于防热口框(2)内与防热气动结构(2-1)层叠安装,所述N大于等于2。2.根据权利要求1所述的一种适用于长时气动热环境的天线窗组件,其特征在于所述隔热层和防热口框防热气动结构(2-1)的厚度根据飞行器飞行全程的热环境、天线耐温、隔热层(1)和天线窗组件防热气动结构(2-1)材料物性,针对天线窗组件防热气动结构(2-1)及隔热层(1)组成的层叠结构,开展一维防隔热仿真确定,所述材料物性包括热导率、密度、比热容和辐射系数。3.根据权利要求1所述的一种适用于长时气动热环境的天线窗组件,其特征在于所述隔热层(1)由隔热透波材料制成。4.根据权利要求1所述的一种适用于长时气动热环境的天线窗组件,其特征在于所述隔热透波材料为石英纤维基陶瓷隔热瓦或氧化铝纤维基陶瓷隔热瓦。5.根据权利要求1所述的一种适用于长时气动热环境的天线窗组件,其特征在于所述隔热层(1)的密度低于0.5g/cm3。6.根据权利要求1所述的一种适用于长时气动热环境的天线窗组件,其特征在于所述防热口框(2)由防热透波材料制成,在1400度以下超过1千秒不发生烧蚀。7.根据权利要求1所述的一种适用于长时气动热环境的天线窗组件,其特征在于:所述防热口框(2)一体成型。8.一种适用于长时气动热环境的天线窗组件的设计方...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘娜,杨驰,应伟,景昭,王菲,徐莹,陈政伟,孔维萱,李旭东,史增民,张利嵩,那伟,梁欢,水涌涛,彭杰,尹含,
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
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