梯度透波隔热罩成型方法与流程

本发明涉及陶瓷基透波复合材料，具体涉及一种梯度透波隔热罩成型方法。

背景技术：

1、透波隔热罩也是一种天线罩，集防热、承力及透波等诸多功能于一身，是结构功能一体化部件。其作用是保持气动外形，在恶劣的环境下保护天线系统能够正常工作。

2、由于飞行器速度越来越高，由此带来的气动力、热载荷非常严重，一般飞行器天线罩采用的耐高温透波陶瓷材料已不能满足高温耐烧蚀的要求，在高温高压下出现大量烧蚀，尤其头部烧蚀量会更大，且长时间温度传入天线罩内部，严重影响天线罩工作。天线罩出现了烧蚀，不仅气动外形发生变化，而且影响天线罩透波性能，为了保证天线罩在气动加热条件下尽可能不失真地透过电磁波，天线罩需要具有更优异的防热和隔热功能。

技术实现思路

1、本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种梯度透波隔热罩成型方法。

2、本发明提供一种梯度透波隔热罩成型方法，包括：

3、s1、制备隔热罩的预制体；

4、s2、配置陶瓷浆料；

5、s3、将陶瓷浆料浸渍到隔热罩的预制体中形成隔热罩的素坯；

6、s4、将隔热罩的素坯放入陶瓷浆料中，使得隔热罩的素坯进一步致密化；

7、s5、密封隔热罩的素坯的大端口，利用聚四氟乙烯对隔热罩的素坯进行溶渗形成具有冷却功能的隔热罩。

8、进一步地，步骤s1包括：

9、隔热罩包括内层、中间层、外层，利用莫来石纤维布在仿形芯模上进行铺层，并将每层纤维布的搭接缝处采用莫来石纤维进行缝合，形成内层；

10、利用低经维密的石英纤维布在内层的基础上铺层，并将每层石英纤维布的搭接缝处采用石英纤维进行缝合，形成中间层；

11、利用高经维密的石英纤维布在中间层的基础上铺层，并将每层石英纤维布的搭接缝处采用石英纤维进行缝合，达到设计厚度后，采用高经维密的石英纤维进行整体贯穿缝合，形成隔热罩的预制体。

12、进一步地，步骤s1中，利用低经维密的石英纤维布在内层的基础上铺层的过程中，在每层石英纤维布之间夹一层石英纤维网胎，即一层布+一层网胎的单元重复铺层。

13、进一步地，步骤s1中，莫来石纤维为nextel720级别；低经维密的石英纤维布的经密3～4根/cm，纬密2～3根/cm，低经维密的石英纤维布的石英纤维纱的规格为190tex的b型空心石英纤维纱，空心石英纤维纱的空心率达到30％以上。低经维密的石英纤维布的结构为八枚五飞缎纹结构，石英纤维网胎的面密度为25～35g/m2；高经维密的石英纤维布经密为9～10根/cm，纬密为7～8根/cm，高经维密的石英纤维布的石英纤维纱的规格为190tex的b型实心石英纤维纱，高经维密的石英纤维布的结构为八枚五飞缎纹结构。缝合用的实心石英纤维规格为190tex×3股～6股。

14、进一步地，步骤s1中，隔热罩的内层、中间层、外层的厚度比例为1：2：1。

15、进一步地，步骤s2包括：将硅溶胶和铝溶胶按照一定质量比进行配制并混合均匀，加入清洗过的石英纤维并充分搅拌，形成陶瓷浆料。

16、进一步地，步骤s3包括：对预制体进行真空热处理，去除纤维表面有机物和杂质，将陶瓷浆料倒入预制体的内腔中，利用离心机对预制体进行离心使得陶瓷浆料渗入预制体内，形成素坯。

17、进一步地，步骤s4包括：将素坯放入陶瓷浆料中抽真空浸渍多次，直至密度达到设计密度后，对素坯进行烧结。

18、进一步地，步骤s5包括：将致密化后的素坯的大端口密封，对素坯的内腔抽真空并浸渍于聚四氟乙烯乳液中，浸渍一定时间后进行干燥处理，形成外层和部分中间层溶渗有聚四氟乙烯的隔热罩。

19、进一步地，步骤s5中，浸渍时间根据隔热罩的外层厚度确定，浸渍时间h＝外层厚度×(1.2～1.5)。

20、本发明的有益效果为：

21、1.本发明中的隔热罩成型方法制备的隔热罩具有内层和外层致密，中间层疏松的梯度结构，且内层采用高强度莫来石纤维，使得内层具有较高的承载作用，中间层具有隔热作用，外层具有抗高温冲刷作业。有效提升了隔热罩的承载、隔热和抗烧蚀能力。

22、2.本发明采用聚四氟乙烯溶渗隔热罩的素坯，在飞行过程中，溶渗的聚四氟乙烯升华吸热，可有效降低隔热罩温度，起到半主动冷却的作用，有效降低了隔热罩表面烧蚀。且聚四氟乙烯介电常数极低低，溶渗对产品透波性能基本不影响。

23、3.本发明中采用了陶瓷浆料离心浸渍的方法，且三层结构一体成型，有效提高的浸渍效率，实现了复合陶瓷快速致密化，降低隔热罩成本。

24、4.本发明的三层变密度结构可应用于天线罩宽频段透波。

技术特征：

1.一种梯度透波隔热罩成型方法，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的梯度透波隔热罩成型方法，其特征在于：步骤s1包括：

3.根据权利要求2所述的梯度透波隔热罩成型方法，其特征在于：步骤s1中，利用低经维密的石英纤维布在内层(3)的基础上铺层的过程中，在每层石英纤维布之间夹一层石英纤维网胎。

4.根据权利要求3所述的梯度透波隔热罩成型方法，其特征在于：步骤s1中，莫来石纤维为nextel720级别；低经维密的石英纤维布的经密3～4根/cm，纬密2～3根/cm，低经维密的石英纤维布的石英纤维纱的规格为190tex的b型空心石英纤维纱，低经维密的石英纤维布的结构为八枚五飞缎纹结构，石英纤维网胎的面密度为25～35g/m2；高经维密的石英纤维布经密为9～10根/cm，纬密为7～8根/cm，高经维密的石英纤维布的石英纤维纱的规格为190tex的b型实心石英纤维纱，高经维密的石英纤维布的结构为八枚五飞缎纹结构。

5.根据权利要求1所述的梯度透波隔热罩成型方法，其特征在于：步骤s1中，隔热罩的内层(3)、中间层(2)、外层(1)的厚度比例为1：2：1。

6.根据权利要求1所述的梯度透波隔热罩成型方法，其特征在于：步骤s2包括：将硅溶胶和铝溶胶按照一定质量比进行配制并混合均匀，加入清洗过的石英纤维并充分搅拌，形成陶瓷浆料。

7.根据权利要求1所述的梯度透波隔热罩成型方法，其特征在于：步骤s3包括：对预制体进行真空热处理，去除纤维表面有机物和杂质，将陶瓷浆料倒入预制体的内腔中，利用离心机对预制体进行离心使得陶瓷浆料渗入预制体内，形成素坯。

8.根据权利要求1所述的梯度透波隔热罩成型方法，其特征在于：步骤s4包括：将素坯放入陶瓷浆料中抽真空浸渍多次，直至密度达到设计密度后，对素坯进行烧结。

9.根据权利要求1所述的梯度透波隔热罩成型方法，其特征在于：步骤s5包括：将致密化后的素坯的大端口密封，对素坯的内腔抽真空并浸渍于聚四氟乙烯乳液中，浸渍一定时间后进行干燥处理，形成外层(1)和部分中间层(2)溶渗有聚四氟乙烯的隔热罩。

10.根据权利要求9所述的梯度透波隔热罩成型方法，其特征在于：步骤s5中，浸渍时间根据隔热罩的外层(1)厚度确定，浸渍时间h＝外层厚度×(1.2～1.5)。

技术总结
本发明提供一种梯度透波隔热罩成型方法，包括：S1、制备隔热罩的预制体；S2、配置陶瓷浆料；S3、将陶瓷浆料融入隔热罩的预制体中形成隔热罩的素坯；S4、将隔热罩的素坯放入陶瓷浆料中，使得隔热罩的素坯致密化；S5、密封隔热罩的素坯的大端口，利用聚四氟乙烯对隔热罩的素坯进行溶渗形成隔热罩。该方法制备的防热罩不仅具有承载、透波功能，还具有优异的隔热和防热功能。

技术研发人员：吴广力,任海成,贾曼莉,艾余前,姚桂平
受保护的技术使用者：湖北三江航天江北机械工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25