一种模块化刚性陶瓷瓦组件制造技术

本申请公开了一种模块化刚性陶瓷瓦组件。包括单一陶瓷瓦预制体和用于集成所述单一陶瓷瓦预制体的固定结构；本申请具体地利用单一陶瓷瓦预制体集成到固定结构上，实现陶瓷瓦预制体标准化、模块化装配，同时为实现环境参数测量提供拓展平台；将陶瓷瓦安装在金属底板上，陶瓷瓦与金属底板之间设置有应变隔离垫，其作为陶瓷瓦与金属底板之间的过渡层，用以释放两种材料因线胀系数不同导致的应变量；金属底板的孔位与金属骨架的环框角边缘处的定位孔一一对齐，再利用固定插片进行固定，固定插片的固定杆插入相应的孔位和定位孔内，进一步地利用紧固螺丝将固定插片上的连接孔与金属骨架固接，实现固定插片的固定效果，降低陶瓷瓦脱落风险。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化刚性陶瓷瓦组件
本公开一般涉及飞行器结构防、隔热
，具体涉及一种模块化刚性陶瓷瓦组件。
技术介绍
航天飞机的迎风面首次使用了刚性陶瓷瓦，将防热和隔热的问题分离出来，是世界航天史上的一项伟大创举，并揭开了高超声速飞行器大规模使用陶瓷防热瓦的序幕。航天飞机所采用的刚性陶瓷瓦解决了当时金属热防护无法解决的质量、热膨胀、连接和密封等方面的问题，但存在脆性、吸水性和维护成本高等问题。从20世纪80年代至今，均有增强、耐热、耐久的升级陶瓷瓦不断问世，并应用到航天飞机和后来的高超声速飞行器，但这些升级主要集中在材料性能方面的提高，对于刚性陶瓷瓦的装配工艺、维修性能和其它能力并没有显著改进。具体的，在装配工艺方面，以刚性隔热瓦(航天飞机陶瓷瓦)为例，现有的陶瓷防热瓦方案无一例外需要将数量庞大的陶瓷瓦粘接在飞行器表面，且需要根据飞行器外形面拓扑优化设计，每一块陶瓷瓦由于材料属性和可加工性制约无法做大，所以就形成了上万块防热瓦砖砌组成防隔热层的巨大装配工作量。庞大数量的零件装配又会导致工艺稳定性问题，进而增加脱落风险。在快速换装方面，航天飞机在设计之初曾理想化的认为两次发射之间地面修整时间仅需要1至2周，实际由于防热瓦地面检查、更换等一系列操作，两次飞行任务间隔至少延长至2个月，传统陶瓷瓦安装受制于粘贴形式无法满足未来航天器快速部署，快速响应，短发射间隔的需求。在故障定位方面，由于陶瓷瓦直接粘贴在机舱蒙皮表面，机舱内部的温度传感器如遇数据异常，只能将故障定位至大概区域，无法进一步增加分辨精细度，更无法直接定位至某一块陶瓷瓦，这样导致了极低的维护效率。在环境感知方面，传统陶瓷瓦仅起到防隔热作用，飞行器在一些关键部位设有温度传感器用以监测内部温度，无法形成全箭不同剖面、精细化三维温度场，而且如果传感器数量众多，内部走线复杂，更限制了对于全箭温度采集的精细度。因此，我们提出一种模块化刚性陶瓷瓦组件，用以解决刚性陶瓷瓦装配数量庞大、易脱落，无法满足未来航天器快速部署，故障定位不精确，维护效率低，影响全箭温度采集的精细度的问题。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种实现陶瓷瓦事先加工和标准化装配，降低陶瓷瓦脱落风险，增强故障定位能力，提高维护效率，为实现环境参数测量提供拓展平台，结构简单且易于实现的模块化刚性陶瓷瓦组件。第一方面，本申请提供一种模块化刚性陶瓷瓦组件，包括：单一陶瓷瓦预制体和用于集成所述单一陶瓷瓦预制体的固定结构；所述单一陶瓷瓦预制体包括：金属底板和设置在所述金属底板上的陶瓷瓦；所述金属底板的截面形状呈正方形结构，且其四个直角处分别设置有孔位；所述陶瓷瓦的下表面设置有应变隔离垫；所述陶瓷瓦与所述应变隔离垫均设有对应所述孔位设置的弧形孔位角；所述固定结构包括：金属骨架和固定插片；所述金属骨架上设置有至少四个环框；每个所述环框的边缘设有四个均匀设置的定位孔，且每个所述定位孔与相应的所述环框的一角相邻设置；四个所述定位孔与四个所述孔位一一对齐设置；所述固定插片的下表面设有固定杆，其依次插入相应的所述定位孔和所述孔位内；所述固定插片的中心处还设有连接孔，且所述连接孔通过紧固螺丝与所述金属骨架连接；所述固定插片和与其相邻的所述陶瓷瓦形成孔洞，且所述孔洞内设有陶瓷瓦堵片。根据本申请实施例提供的技术方案，所述金属底板的下表面设置有密封圈，且所述密封圈上开设有与所述孔位对应设置的通孔。根据本申请实施例提供的技术方案，所述紧固螺丝上套设有垫圈。根据本申请实施例提供的技术方案，所述陶瓷瓦堵片的表面包覆有硅橡胶。根据本申请实施例提供的技术方案，所述陶瓷瓦堵片的侧壁环设有瓦间隔离带。根据本申请实施例提供的技术方案，所述陶瓷瓦堵片的截面形状为直角扇形、半圆形或者圆形。根据本申请实施例提供的技术方案，所述陶瓷瓦上设置有温度传感器。综上所述，本技术方案具体地公开了一种模块化刚性陶瓷瓦组件的具体结构。本申请具体地利用单一陶瓷瓦预制体集成到固定结构上，实现陶瓷瓦预制体标准化、模块化装配，同时为实现环境参数测量提供拓展平台；将陶瓷瓦安装在金属底板上，用以事先加工单一陶瓷瓦预制体，金属底板既作为飞行器蒙皮又作为陶瓷瓦的背板，为陶瓷瓦提供支撑作用；陶瓷瓦与金属底板之间设置有应变隔离垫，其作为陶瓷瓦与金属底板之间的过渡层，用以释放两种材料因线胀系数不同导致的应变量；金属底板的四个直角处的孔位与金属骨架的环框角边缘处的定位孔一一对齐，再利用固定插片进行固定，固定插片的固定杆插入相应的孔位和定位孔内，根据实际需要选择具有合适数量固定杆的固定插片，进一步地利用紧固螺丝将固定插片上的连接孔与金属骨架固接，实现固定插片的固定效果，降低陶瓷瓦脱落风险，并且控制所有固定插片施加相同的拧紧力矩，使得每个单一陶瓷瓦预制体受到相同的压紧力。本技术方案进一步地在金属底板的下表面设置密封圈，对金属底板与金属骨架间具有缓冲和密封的作用；并且密封圈上设有对应所述孔位设置的通孔，用以确保孔位的正常固定。本技术方案进一步地为了防止紧固螺丝松动，在紧固螺丝上套设垫圈，增强紧固螺丝的摩擦力，保证紧固螺丝的紧固效果。本技术方案进一步地将陶瓷瓦堵片安装在固定插片和与其相邻的陶瓷瓦之间形成的孔洞处，用以将孔洞填充平整，陶瓷瓦堵片的形状根据实际需要进行选择，陶瓷瓦堵片的侧壁包覆有瓦间隔离带，防止陶瓷瓦堵片对陶瓷瓦侧壁造成磨损，同时提高了陶瓷瓦堵片的填充效果；安装进孔洞前需要在陶瓷瓦堵片上涂抹硅橡胶，避免陶瓷瓦堵片脱落，当陶瓷瓦堵片的厚度小于孔洞的高度时，可以在陶瓷瓦堵片与固定插片之间填充纤维毡，保证孔洞处的平整度。本技术方案进一步地为了增强故障定位能力，在每个陶瓷瓦上安装温度传感器，实现精确定位故障位置，提高维护效率。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为一种模块化刚性陶瓷瓦组件的结构示意图。图2为单一陶瓷瓦预制体的结构示意图。图3为固定插片的结构示意图。图中标号：1、金属底板；2、陶瓷瓦；3、应变隔离垫；4、孔位；5、密封圈；6、金属骨架；7、定位孔；8、固定插片；9、紧固螺丝；10、垫圈；11、连接孔；12、孔洞；13、陶瓷瓦堵片；14、通孔。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。实施例一请参考图1和图2所示的本申请提供的一种模块化刚性陶瓷瓦组件的第一种实施例的结构示意图，包括：单一陶瓷瓦预制体和用于集成所述单一陶瓷瓦预制体的固定结构；所述单一陶瓷瓦预制体包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化刚性陶瓷瓦组件，其特征在于，包括：单一陶瓷瓦预制体和用于集成所述单一陶瓷瓦预制体的固定结构；/n所述单一陶瓷瓦预制体包括：金属底板(1)和设置在所述金属底板(1)上的陶瓷瓦(2)；所述金属底板(1)的截面形状呈正方形结构，且其四个直角处分别设置有孔位(4)；所述陶瓷瓦(2)的下表面设置有应变隔离垫(3)；所述陶瓷瓦(2)与所述应变隔离垫(3)均设有对应所述孔位(4)设置的弧形孔位角；/n所述固定结构包括：金属骨架(6)和固定插片(8)；所述金属骨架(6)上设置有至少四个环框；每个所述环框的边缘设有四个均匀设置的定位孔(7)，且每个所述定位孔(7)与相应的所述环框的一角相邻设置；四个所述定位孔(7)与四个所述孔位(4)一一对齐设置；所述固定插片(8)的下表面设有固定杆，其依次插入相应的所述定位孔(7)和所述孔位(4)内；所述固定插片(8)的中心处还设有连接孔(11)，且所述连接孔(11)通过紧固螺丝(9)与所述金属骨架(6)连接；所述固定插片(8)和与其相邻的所述陶瓷瓦(2)形成孔洞(12)，且所述孔洞(12)内设有陶瓷瓦堵片(13)。/n

【技术特征摘要】
1.一种模块化刚性陶瓷瓦组件，其特征在于，包括：单一陶瓷瓦预制体和用于集成所述单一陶瓷瓦预制体的固定结构；
所述单一陶瓷瓦预制体包括：金属底板(1)和设置在所述金属底板(1)上的陶瓷瓦(2)；所述金属底板(1)的截面形状呈正方形结构，且其四个直角处分别设置有孔位(4)；所述陶瓷瓦(2)的下表面设置有应变隔离垫(3)；所述陶瓷瓦(2)与所述应变隔离垫(3)均设有对应所述孔位(4)设置的弧形孔位角；
所述固定结构包括：金属骨架(6)和固定插片(8)；所述金属骨架(6)上设置有至少四个环框；每个所述环框的边缘设有四个均匀设置的定位孔(7)，且每个所述定位孔(7)与相应的所述环框的一角相邻设置；四个所述定位孔(7)与四个所述孔位(4)一一对齐设置；所述固定插片(8)的下表面设有固定杆，其依次插入相应的所述定位孔(7)和所述孔位(4)内；所述固定插片(8)的中心处还设有连接孔(11)，且所述连接孔(11)通过紧固螺丝(9)与所述金属骨架(6)连接；所述固定插片(8)和与其相邻的所述陶瓷瓦(2)形...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：北京凌空天行科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11