膨胀定向能量保护制造技术

本申请的发明专利技术名称是膨胀定向能量保护。一种保护下层结构免受定向能量影响的方法，包括将膨胀材料与下层结构组合。膨胀材料对在膨胀材料上接收的定向能量形成阻挡层，该阻挡层抑制或阻碍该定向能量和该定向能量在阻挡层中产生的热量向下层结构的传递。产生的热量向下层结构的传递。

【技术实现步骤摘要】
膨胀定向能量保护

技术介绍


[0001]本专利技术涉及包括膨胀材料的设备和产生所述设备的方法。
[0002]相关领域描述
[0003]图1示出定向能量源100(例如激光源或微波源)，其安装在载具102上并被用于用电磁辐射106(例如定向能量108)照射陆基、海基或空基目标(例如飞机104)，以至于损害110或退化112所述目标并形成退化114。定向能量108的实例包括但不限于激光辐射116或微波辐射。在一些情况中，所述目标可以被操纵或隐藏在陆地特征后以便规避电测辐射106。所需要的是更有效的保护目标免受定向能量影响(例如定向能量攻击)的方法。

技术实现思路

[0004]本公开描述保护下层结构免受定向能量影响的方法。该方法以许多方式体现，其包括但不限于以下实例。
[0005]1.包括将膨胀材料与下层结构组合的方法，其中膨胀材料形成阻挡层(barrier)以抑制定向能量和该定向能量在阻挡层中产生的热量向下层结构的传递。
[0006]2.实例1所述的方法，其中定向能量包括电磁辐射，所述电磁辐射包括微波辐射、可见光辐射或红外辐射，所述电磁辐射具有大于每平方厘米100毫瓦的强度。
[0007]3.实例1所述的方法，其中膨胀材料(和/或在下层结构和膨胀材料之间的间隙)形成阻挡层，所述阻挡层保护下层结构免受在没有阻挡层的情况下用定向能量照射下层结构引起的退化，所述退化阻碍下层结构(例如设备结构)的正常操作。
[0008]4.实例3所述的方法，其中膨胀材料响应于吸收定向能量扩展并炭化以便形成阻挡层，所述阻挡层包括包含炭化区域的扩展的膨胀材料。
[0009]5.实例4所述的方法，其中膨胀材料响应于触发烧蚀燃烧机理(ablative burning mechanism)的定向能量而扩展，其中：
[0010]产生并消耗热量以便形成炭化区域，
[0011]形成热气，炭化区域在热气中以接近零的质量密封，并且
[0012]炭化区域阻挡热量通过热传导、对流和/或辐射传输到下层结构。
[0013]6.实例1所述的方法，进一步包括将膨胀材料与转换材料(converter material)组合，所述转换材料响应于包括微波辐射的定向能量，所述转换材料将微波辐射转换为被膨胀材料吸收的热能。
[0014]7.实例1所述的方法，进一步包括将膨胀材料与反射层组合，所述反射层反射定向能量远离下层结构，其中膨胀材料被活化以保护免受未被反射层反射离开的定向能量的部分。
[0015]8.实例1所述的方法，进一步包括将膨胀材料与包括(例如缠结的)纤维的树脂或织物(例如非织造织物)组合。
[0016]9.实例1所述的方法，其中组合包括提供包括膨胀材料的一个或多个颗粒或一个或多个纤维。
[0017]10.实例1所述的方法，其中组合包括将膨胀材料涂覆在下层结构上。
[0018]11.实例1所述的方法，其中组合包括将膨胀材料与下层结构整合以便形成复合材料。
[0019]12.实例4所述的方法，进一步包括：
[0020]确定响应于在没有阻挡层的情况下定向能量照射下层结构的下层结构的退化，包括：
[0021]计算被定向能量退化的下层结构的分解梯度和厚度；和
[0022]确定定向能量对下层结构的渗透；
[0023]组合下层结构和入射在不同膨胀材料上的定向能量，评估多种不同膨胀材料的膨胀行为；和
[0024]从多种不同的膨胀材料中选择膨胀材料，所述膨胀材料具有使扩展的膨胀材料防止退化的组成和厚度。
[0025]13.实例12所述的方法，其中评估包括以下各项中的至少一项：测量、确定或获得以下各项中的至少一项：
[0026]响应于定向能量，不同膨胀材料的扩展程度和不同膨胀材料的导热率；和
[0027]不同膨胀材料作为定向能量的阻挡层的有效性。
[0028]14.实例13所述的方法，进一步包括确定不同膨胀材料用作定向能量的阻挡层所需的或使不同膨胀材料能够用作定向能量的阻挡层的不同膨胀材料的每一种的厚度。
[0029]15.实例12所述的方法，其中评估进一步包括确定响应于定向能量，膨胀材料的物理性质和化学性质变化的至少一个。
[0030]16.任何前述实例所述的方法，其中：
[0031]膨胀材料或在膨胀材料和下层结构之间的间隙的至少一个形成阻挡层，其防止响应于定向能量下层结构的温度增加超过最大温度上升，其中：最大温度上升是由退化温度减去照射前(预照射，pre
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irradiation)温度给出的，所述照射前温度包括在阻挡层接收定向能量之前下层结构的温度，和
[0032]所述退化温度是下层结构的玻璃化转变温度(Tg)、熔融温度或点燃温度。
[0033]本公开进一步描述了用于保护下层结构免受定向能量影响的物质组合物。所述物质组合物以许多方式体现，其包括但不限于以下实例。
[0034]17.物质组合物，其包括复合材料，所述复合材料包括膨胀材料，其中膨胀材料形成阻挡层，以抑制在膨胀材料上接收的定向能量以及在阻挡层中由定向能量产生的热量向与膨胀材料组合的下层结构的传递。
[0035]18.实例17所述的物质组合物，其中复合材料包括包含膨胀材料的一个或多个颗粒和/或一个或多个纤维。
[0036]19.实例17所述的物质组合物，其中复合材料包括包含缠结的纤维的树脂、贴花(applique)或(例如织造或非织造)织物。
[0037]20.实例19所述的物质组合物，其中(例如非织造)织物包括聚合物或玻璃。
[0038]本公开进一步描述了一种设备，其包括包含膨胀材料的组件。所述组件包括用于
载具的蒙皮、用于载具的结构框架、衣服、装甲、用于光学系统的孔(光圈，aperture)、燃料系统中的燃料箱或燃料导管、或用于电子设备的壳。膨胀材料形成阻挡层，以抑制在膨胀材料上接收的定向能量以及在阻挡层中由定向能量产生的热量传递到所述组件。
附图说明
[0039]图1示出定向能量可造成的实例定向能量威胁和损害。尽管图1示出了定向能量源安装包括卡车的载具上，但载具可以是例如飞机或船。
[0040]图2示出根据本文描述的一个或多个实例的包括在基板上的膨胀材料的涂层。
[0041]图3A示出包括与基板组合的膨胀材料和反射表面的实例物质组合物，其中膨胀材料在基板和反射表面之间。
[0042]图3B示出包括与基板组合的膨胀材料和反射表面的实例物质组合物，其中反射表面在基板和膨胀材料之间。
[0043]图3C示出包括与转换材料组合的膨胀材料的实例物质组合物，所述转换材料用于将微波辐射转换为热能。
[0044]图3D示出实例物质组合物，其中转换器包括嵌入膨胀材料的特征。
[0045]图3E示出实例物质组合物，其中膨胀材料被布置在转换材料的结构表面上。
[0046]图3F
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于保护下层结构(1001)免受定向能量(108)的方法，所述方法包括：将膨胀材料(204)与所述下层结构(1001)组合，其中所述膨胀材料(204)形成阻挡层(204a)，以抑制所述定向能量(108)和所述定向能量(108)在所述阻挡层中产生的热量(H)向所述下层结构(1001)的传递。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述定向能量(108)包括电磁辐射(106)，所述电磁辐射(106)包括微波辐射或红外辐射，所述电磁辐射(106)具有大于每平方厘米100毫瓦的强度。3.根据权利要求1所述的方法，其中：所述膨胀材料(204)或所述膨胀材料(108)与所述下层结构(1001)之间的间隙(362)的一个或多个形成所述阻挡层(204a)，其防止所述下层结构(1001)的温度响应于所述定向能量增加超过最大温度上升，其中：所述最大温度上升是由退化温度减去照射前温度给出的，所述照射前温度包括在所述阻挡层(204a)接收所述定向能量(108)之前所述下层结构(1001)的温度，以及所述退化温度是所述下层结构(1001)的玻璃化转变温度(Tg)、熔融温度、软化温度或点燃温度。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述膨胀材料(204)响应于吸收所述定向能量(108)而扩展并炭化，以便形成所述阻挡层(204a)，所述阻挡层(204a)包括包含炭化区域(900)的扩展的膨胀材料(204c)。5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：确定响应于在没有所述阻挡层(204a)的情况下所述定向能量(108)照射所述下层结构(1001)的所述下层结构(1001)的退化(114)，其包括：计算被所述定向能量(108)退化的所述下层结构(1001)的分解梯度和厚度；和确定所述定向能量(108)在所述下层结构(1001)内的渗透；组合所述下层结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：