轻质航天器热防护陶瓷结构的仿生设计方法技术

技术编号:41404103 阅读:30 留言:0更新日期:2024-05-20 19:29
本发明专利技术提出轻质航天器热防护陶瓷结构的仿生设计方法,首先基于具体工况确定孔隙要求,建立内部极小曲面结构;其次手动确立内部结构、质量梯度连接结构和致密表层的边界曲面并计算密度控制参数的函数表达式,从而实现仿生陶瓷结构的设计。本发明专利技术设计的轻质航天器热防护陶瓷结构解决了传统多孔结构与致密表层直接连接导致的连接界面低强度问题,能够有效避免热冲击条件下模型致密表层的脱离,从而充分发挥结构的热防护性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于多孔结构设计领域和计算机辅助设计领域,特别涉及轻质航天器热防护陶瓷结构的仿生设计方法


技术介绍

1、航天飞行器的大气层再入、超高音速飞行等极端服役环境要求设计并制造出具有轻质、高强度、耐高温等优点的翼前缘、鼻锥等高温陶瓷热防护结构,剧烈气动生热、高温及大温度梯度的服役环境成为该类结构所必须面对的挑战。轻质高温陶瓷结构兼具高温陶瓷的耐高温、抗烧蚀优点和多孔结构轻质、高强的优势,有望成为解决上述问题的候选结构。

2、表面材料梯度分布的仿生多孔陶瓷结构模仿生物骨骼致密表层及内部连续开孔特征,具有良好的力学、抗热冲击性能和开孔结构可设计、孔壁结构可再次功能化等潜力,能够满足上述极端服役环境要求,因而在航天领域热防护结构中具有广泛的应用前景。

3、传统多孔结构主要为蜂窝结构、随机泡沫结构和规则点阵结构。蜂窝结构本质为二维直管在垂直于轴向的平面内的阵列排布,性能严重依赖承载方向,在复杂工程环境中应用受到极大限制;随机泡沫结构的孔洞分布和构型具有高度不确定性,结构可设计性差,其微观结构的高度随机性导致结构抗热冲击性能不稳定,难以准本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.轻质航天器热防护陶瓷结构的仿生设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的轻质航天器热防护陶瓷结构的仿生设计方法,其特征在于,所述步骤1中,G1、G2、G3三个曲面均依次由圆柱面、圆弧面和平面连接构成,且三个曲面对应的圆弧面的弧度相同,对应的圆柱面内径相同,对应的平面相互平行。

3.如权利要求1所述的轻质航天器热防护陶瓷结构的仿生设计方法,其特征在于,所述步骤2中,内部极小曲面结构F(x,y,z)选择Gyroid结构或Primitive结构。

4.如权利要求2所述的轻质航天器热防护陶瓷结构的仿生设计方法,其特征在于,当选择Gyroi...

【技术特征摘要】

1.轻质航天器热防护陶瓷结构的仿生设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的轻质航天器热防护陶瓷结构的仿生设计方法,其特征在于,所述步骤1中,g1、g2、g3三个曲面均依次由圆柱面、圆弧面和平面连接构成,且三个曲面对应的圆弧面的弧度相同,对应的圆柱面内径相同,对应的平面相互平行。

3.如权利要求1所述的轻质航天器热防护陶瓷结构的仿生设计方法,其特征在于,所述步骤2中,内部极小曲面结构f(x,y,z)选择gyroid结构或primitive结构。

4.如权利要求2所述的轻质航天器热防护...

【专利技术属性】
技术研发人员:张宝玺吕向前王子杰
申请(专利权)人:西北工业大学
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1