一种多层复合式热防护构件的修复方法与流程

本发明属于热防护技术领域，具体涉及一种多层复合式热防护构件局部破损后的修复方法。

背景技术：

高超声速飞行器(马赫数≥5)在大气层中飞行时，受“气动加热”影响，空气温度急剧升高，热能迅速向飞行器表面传递，为保证结构温度控制在可允许的范围内，飞行器外表面一般敷设防隔热材料，这种材料具备抗冲刷、抗氧化烧蚀及高效的隔热性能。

根据初步评价及地面试验，一种多层复合式的热防护材料凭借其在重量、隔热性能、工艺性能等方面的诸多优势成为高超声速飞行器的外防热材料之一，这是继烧蚀性材料、隔热瓦材料后的一类新型材料，其结构形式如图1所示，表层(上下面板)为纤维增强陶瓷面板，厚度1mm～2mm；中间为气凝胶隔热材料，有一定的压缩量；通过缝合纤维连接成一整体。构件为半刚性材料，自然放置时由于应力释放会有一定的变形，在外力(≤0.1mpa)下可以恢复到理论形面。构件总的制备周期约45天。

多层复合式的热防护构件通过耐高温胶粘剂与承载结构连接，在后序的装配、运输过程中，受到外力撞击可能导致上面板破裂，甚至整体坍塌，其使用性能急剧下降。采用构件整体换装方案，受制备周期、价格、换装工艺等因素所限，难度很大。因此，寻求一种简单、高效的多层复合式热防护构件局部破损后的修复方法对这种新型材料的推广运用具有重大意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多层复合式热防护构件局部破损后的修复方法，修复后整体构件的防隔热性能、气动外形及连接强度指标无下降。

多层复合式热防护构件根据损伤区域及面积，采取了不同的修复方法:

1)损伤区域不大于20mm×20mm且纤维缝合线无损伤

将局部破损部位清理后用隔热瓦封堵，隔热瓦底面及侧面带胶粘接。为保护隔热瓦的连接强度，在瓦的侧面设计凹槽作为贮胶槽，增大胶接面积。最终的气动外形通过打磨隔热瓦上表面获得。

2)损伤区域大于20mm×20mm或纤维缝合线损伤

将局部破损部位清理后粘接多层复合式热防护构件。多层复合式热防护构件底面带胶与承载结构粘接，与周边热防护构件间隙通过柔性隔热材料密封，根据修补件与原粘接件对接缝隙间的阶差调整胶层厚度，胶层厚度控制在0.2mm～0.8mm,保证最终气动外形。

有益效果

多层复合式热防护材料作为新型的防隔热材料，已成为高超声速飞行器一类重要的组成部分。本发明提出的多层复合式热防护构件局部破损后的修复方法可操作性强，大大节约了生产周期及材料成本，并且经受了飞行试验考核，为这类新型材料的广泛运用提供了技术支撑，为高超声速飞行器热防护技术开拓了思路。

附图说明

本发明共有2幅附图

图1为多层复合式热防护构件结构形式示意图

图2为胶层厚度控制保证型面精度示意图

1-上面板，2-下面板，3-缝合线，4-气凝胶

具体实施方式

以下结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

针对1)损伤区域不大于20mm×20mm且纤维缝合线无损伤,

(1)根据损伤面积选择适宜的钻头，钻头小于损伤区域直径(1±0.5)mm。调整钻头打孔深度，将损伤区域上表面纤维增强陶瓷面板及坍塌的气凝胶隔热材料清除，形成具有不小于3mm深度的圆孔。

(2)打磨隔热瓦至外形尺寸与孔匹配：隔热瓦直径小于孔(0.5±0.2)mm，长度大于孔深度(0.5±0.1)mm。

(3)在隔热瓦侧面加工深(0.5±0.1)mm、宽(1±0.5)mm的凹槽，槽间距(5±1)mm。

(4)隔热瓦底面及侧面带胶粘接，隔热瓦与孔之间仍存在缝隙可在缝隙内用针管注射粘接胶液。

(5)待隔热瓦牢固粘接后，打磨外露的隔热瓦与周边平滑过渡。

实施例2：

针对2)损伤区域大于20mm×20mm或纤维缝合线损伤

(1)根据损伤面积确定局部换装区域，换装区域一般为规则的长方形。

(2)用砂轮锯切割上表面陶瓷面板，砂轮锯切割区域距理论边缘不小于10mm，10mm范围内用锯条将上表面陶瓷面板锯开。用足刀沿气凝胶切开下表面陶瓷面板。通过胶层将热防护构件与承载结构(金属舱段)分离。

(3)清理承载结构表面残留胶层。

(4)切割多层复合式热防护材料，修理边缘至外形尺寸与已清理干净的区域尺寸匹配：切割后的多层复合式热防护材料厚度与清理区域相当，外形尺寸小于1±0.5mm。

(5)把切割后的多层复合式热防护材料放置于待粘接区域，按压多层复合式热防护材料与承载结构贴合，用塞尺测量对接缝隙阶差。根据测量数据，设计胶层厚度控制在0.2mm～0.8mm,：粘接胶层基本厚度0.5mm，若切割区域低于原粘接件0.1mm，则此区域胶层厚0.6mm；若切割区域高于原粘接件0.1mm，则此区域胶层厚0.4mm；

(6)多层复合式热防护材料底面涂覆胶层后与承载结构粘接。粘接同时进行热防护构件间的缝隙密封，将柔性隔热材料(气凝胶复合莫来石纤维毡)填充至构件间隙间。

技术特征：

技术总结
本发明属于热防护技术领域，具体涉及一种多层复合式热防护构件局部破损后的修复方法。损伤区域不大于20mm×20mm且纤维缝合线无损伤，将局部破损部位清理后用隔热瓦封堵，隔热瓦底面及侧面带胶粘接。为保护隔热瓦的连接强度，在瓦的侧面设计凹槽作为贮胶槽，增大胶接面积。最终的气动外形通过打磨隔热瓦上表面获得。损伤区域大于20mm×20mm或纤维缝合线损伤，将局部破损部位清理后粘接多层复合式热防护构件。多层复合式热防护构件底面带胶与承载结构粘接，与周边热防护构件间隙通过柔性隔热材料密封，根据修补件与原粘接件对接缝隙间的阶差调整胶层厚度，胶层厚度控制在0.2mm～0.8mm,保证最终气动外形。

技术研发人员：赵欣;游晶;王旭冉
受保护的技术使用者：北京星航机电装备有限公司
技术研发日：2017.08.25
技术公布日：2018.01.09