一种柔性热防护结构制造技术

本发明专利技术提供了一种柔性热防护结构，属于热防护技术领域，包括层叠的耐热层2和隔热层3，其特征在于，所述隔热层3包括依次层叠的导热层301、第一铺层302、金属箔层303和第二铺层304，所述导热层301为石墨纸或金属箔，所述第一铺层302为第一氧化铝纤维棉，所述第二铺层304为第二氧化铝纤维棉或金属氧化物气凝胶。该结构在承受热流达15w/m

A Flexible Thermal Protection Structure

The invention provides a flexible thermal protection structure, which belongs to the technical field of thermal protection, including laminated heat resistant layer 2 and heat insulation layer 3. The thermal insulation layer 3 includes laminated heat conduction layer 301, first layer 302, metal foil layer 303 and second layer 304 in turn. The heat conduction layer 301 is graphite paper or metal foil, and the first layer 302 is first alumina fiber cotton. Two layer 304 is second alumina fiber cotton or metal oxide aerogel. The structure can withstand heat flow up to 15w/m.

【技术实现步骤摘要】
一种柔性热防护结构
本专利技术涉及一种柔性热防护结构，属于热防护

技术介绍
随着航空航天事业的高速发展，航天器进入大气所受气动热也越来越严重，热防护技术也一直都是航天器研制的关键技术，传统热防护结构一般都是分布在航天器结构表面，其有效的阻力面积与航天器阻力面积类似，而且传统热防护结构质量一般比较大，增加了航天器发射及回收的成本。柔性热防护结构具有质量轻，可以折叠包装，占有空间小，在需要减速的时候又能展开，可以大大增加阻力面积，提前减速，从而降低气动热载荷。如图1所示，目前，国内外主要柔性热防护材料通常包括层叠粘接的耐热层2和隔热层3，所述隔热层3通常为具备优良隔热性能的氧化铝气凝胶，耐热层2通常由陶瓷纤维制成的织物。如图1所示，热流能够通过耐热层2的空隙进入隔热层。现有柔性热防护结构，当热流密度达到15w/m2时，进入到隔热层3中的热流破坏氧化铝气凝胶结构。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种柔性热防护结构，该结构在承受热流达15w/m2到时，能够保证整个防热层有效隔热，不被高热流气流破坏。为实现以上专利技术目的，本专利技术包括如下技术方案：一种柔性热防护结构，包括层叠的耐热层2和隔热层3，所述隔热层3包括依次层叠的导热层301、第一铺层302、金属箔层303和第二铺层304，所述导热层301为石墨纸或金属箔，所述第一铺层302为第一氧化铝纤维棉，所述第二铺层304为第二氧化铝纤维棉或金属氧化物气凝胶。在一可选实施例中，各层之间通过缝合固定。在一可选实施例中，所述导热层301厚度为0.1mm～0.2mm。在一可选实施例中，所述第一氧化铝纤维棉的面密度为0.6kg/m2～0.9kg/m2，所述第一铺层302的厚度为3mm～6mm。在一可选实施例中，所述第二氧化铝纤维棉的面密度为0.5kg/m2～0.9kg/m2，当所述第二铺层304为第二氧化铝纤维棉时所述第二铺层304的厚度为3mm～4mm。在一可选实施例中，所述氧化铝纤维棉的制备方法包括：(1)将氧化铝纤维制成的纤维散棉浸入质量浓度为3-8％柔顺溶液中进行柔顺处理，干燥后得到柔顺处理后的纤维散棉，所述柔顺溶液中溶质为乙二醇和乙二胺，溶剂为水；(2)将所述柔顺处理后的纤维散棉浸入纳米溶胶中一定时间，压滤、干燥、热处理后，得到引入纳米颗粒的纤维棉半成品，，其中，所述纳米溶胶为氧化硅溶胶或者为氧化硅和氧化锆溶胶；(3)将所述引入纳米颗粒的纤维棉半成品浸入所述柔顺溶液中进行柔顺处理，干燥、热处理后得到所述第一氧化铝纤维棉或第二氧化铝纤维棉。在一可选实施例中，步骤(1)所述柔顺溶液中乙二醇和乙二胺的质量比为3：5～9。在一可选实施例中，步骤(1)中将氧化铝纤维制成的纤维散棉浸入质量浓度为3-8％柔顺溶液中30～150分钟后取出，在75-85℃下干燥后得到柔顺处理后的纤维散棉。在一可选实施例中，步骤(3)中将所述引入纳米颗粒的纤维棉半成品浸入所述柔顺溶液中30～150分钟后取出，在100℃～120℃环境中烘干，在500℃～700℃热处理1h～2h，得到所述第一氧化铝纤维棉或第二氧化铝纤维棉。在一可选实施例中，所述第一氧化铝纤维棉中氧化锆与氧化硅的总质量含量为10％～15％；所述第二氧化铝纤维棉中氧化硅的质量含量为7％～13％。在一可选实施例中，当所述第二铺层304为氧化铝气凝胶时，所述第二铺层304的厚度为3mm～5mm。在一可选实施例中，所述金属箔层303的厚度为0.1～0.3mm，最高使用温度为400℃～600℃。在一可选实施例中，所述的一种柔性热防护结构，还包括承力层4，所述第二铺层304位于所述金属箔层303和承力层4之间，除所述承力层4之外的其他各层由第一缝合线6缝合，除所述耐热层2之外的其他各层由所述第二缝合线7缝合，所述第一缝合线6和第二缝合线7交替设置。在一可选实施例中，所述的一种柔性热防护结构，还包括承力层4，所述第二铺层304位于所述金属箔层303和承力层4之间，位于中间的各层先由第一缝合线6缝合，各层均通过第二缝合线7缝合，所述第一缝合线6和第二缝合线7交替设置。在一可选实施例中，所述第一缝合线和第二缝合线均由氧化铝纤维制成，所述第一缝合线直径为1mm～2mm，所述第二缝合线直径为1mm～2mm。在一可选实施例中，所述第一缝合线的线迹密度为100mm～150mm/针；所述第二缝合线的线迹密度为150mm～200mm/针。在一可选实施例中，所述耐热层2由一层或多层陶瓷纤维布形成，厚度为0.5mm-1mm，面密度为500g/m2～1000g/m2。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术实施例提供的柔性热防护结构，通过采用层叠结构的隔热层3，通过导热层301将外热流均匀分布在第一氧化铝纤维棉上表面，第一氧化铝纤维棉阻隔并吸收大部分传递至隔热层3热流，并由金属箔层303将传递至其的热流反射回去，些时传递至第二铺层304的热流已经大大减小，再由第二氧化铝纤维棉或金属氧化物气凝胶阻隔并吸收，该结构在承受热流达15w/m2到时，能够保证整个防热层有效隔热，不被高热流气流破坏；(2)本专利技术实施例提供的柔性热防护结构各层之间通过缝合固定，以使折叠包装时，柔性热防护结构各层之间存在间隙，并且各层可发生局部相对位移，避免柔性热防护结构在折叠包装过程造成结构破坏；(3)由于耐热层的孔隙较大，热流经过耐热层时形成局部加热热流，本专利技术实施例提供的导热层301把传递至隔热层3的局部热流迅速均布在整个导热层301，从而保证隔热层3的第一铺层302不被局部热流破坏；(4)当热端温度为1200℃，本专利技术提供的柔性热防护结构可以将温度降低至200℃。附图说明图1为现有技术提供的柔性热防护结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种柔性热防护结构原理示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种优选缝合方式示意图；图4为本专利技术实施例提供的另一种缝合方式示意图。具体实施方式以下将结合附图和具体实施例，对本专利技术的具体实施方式做进一步详细说明。参见图2，本专利技术实施例提供了一种柔性热防护结构，包括层叠的耐热层2和隔热层3，所述隔热层3包括依次层叠的导热层301、第一铺层302、金属箔层303和第二铺层304，所述导热层301为石墨纸或金属箔，所述第一铺层302为第一氧化铝纤维棉，所述第二铺层304为第二氧化铝纤维棉或金属氧化物气凝胶。具体地，本专利技术实施例中，耐热层2由陶瓷纤维布制成，还可以包括承力层4，所述第二铺层304位于所述金属箔层303和承力层4之间，承力层4优选由芳纶布制成。本专利技术实施例提供的柔性热防护结构，通过采用层叠结构的隔热层3，通过导热层301将外热流均匀分布在第一氧化铝纤维棉上表面，第一氧化铝纤维棉阻隔并吸收大部分传递至隔热层3热流，并由金属箔层303将传递至其的热流反射回去，些时传递至第二铺层304的热流已经大大减小，再由第二氧化铝纤维棉或金属氧化物气凝胶阻隔并吸收，该结构在承受热流达15w/m2到时，能够保证整个防热层有效隔热，不被高热流气流破坏。在一可选实施例中，本专利技术实施例提供的柔性热防护结构各层之间通过缝合固定，以使折叠包装时，柔性热防护结构各层之间存在间隙，并且各层可发生局部相对位移，避免柔性热防护结构在折叠包装过程造成结构破坏。如图3和4所示，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性热防护结构，包括层叠的耐热层(2)和隔热层(3)，其特征在于，所述隔热层(3)包括依次层叠的导热层(301)、第一铺层(302)、金属箔层(303)和第二铺层(304)，所述导热层(301)为石墨纸或金属箔，所述第一铺层(302)为第一氧化铝纤维棉，所述第二铺层(304)为第二氧化铝纤维棉或金属氧化物气凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种柔性热防护结构，包括层叠的耐热层(2)和隔热层(3)，其特征在于，所述隔热层(3)包括依次层叠的导热层(301)、第一铺层(302)、金属箔层(303)和第二铺层(304)，所述导热层(301)为石墨纸或金属箔，所述第一铺层(302)为第一氧化铝纤维棉，所述第二铺层(304)为第二氧化铝纤维棉或金属氧化物气凝胶。2.根据权利要求1所述的一种柔性热防护结构，其特征在于，各层之间通过缝合固定。3.根据权利要求1所述的一种柔性热防护结构，其特征在于，所述导热层301厚度为0.1mm～0.2mm。4.根据权利要求1所述的一种柔性热防护结构，其特征在于，所述第一氧化铝纤维棉的面密度为0.6kg/m2～0.9kg/m2，所述第一铺层(302)的厚度为3mm～6mm。5.根据权利要求1所述的一种柔性热防护结构，其特征在于，所述第二氧化铝纤维棉的面密度为0.5kg/m2～0.9kg/m2，当所述第二铺层(304)为第二氧化铝纤维棉时所述第二铺层(304)的厚度为3mm～4mm。6.根据权利要求4或5所述的一种柔性热防护结构，其特征在于，所述氧化铝纤维棉的制备方法包括：(1)将氧化铝纤维制成的纤维散棉浸入质量浓度为3-8％柔顺溶液中进行柔顺处理，干燥后得到柔顺处理后的纤维散棉，所述柔顺溶液中溶质为乙二醇和乙二胺，溶剂为水；(2)将所述柔顺处理后的纤维散棉浸入纳米溶胶中一定时间，压滤、干燥、热处理后，得到引入纳米颗粒的纤维棉半成品，其中，所述纳米溶胶为氧化硅溶胶或者为氧化硅和氧化锆溶胶；(3)将所述引入纳米颗粒的纤维棉半成品浸入所述柔顺溶液中进行柔顺处理，干燥、热处理后得到所述第一氧化铝纤维棉或第二氧化铝纤维棉。7.根据权利要求6所述的一种柔性热防护结构，其特征在于，步骤(1)所述柔顺溶液中乙二醇和乙二胺的质量比为3：5～9。8.根据权利要求6或7所述的一种柔性热防护结构，其特征在于，步骤(1)中将氧化铝纤维制成的纤维散棉浸入质量浓度为3-8％柔顺溶液中30～150分钟后取出，在75-85℃下干燥后得到柔顺处理后的纤维散棉。9.根据权利要求6或7所述的一种柔性热...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄明星，曹旭，孙小飞，唐明章，廖航，李少腾，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11