一种多自由度约束耐高温结构自适应连接结构的制作方法

本实用新型属于自适应连接技术领域，具体涉及一种多自由度约束耐高温结构自适应连接结构。

背景技术：

空天飞行器的头锥位于飞行器的前部，需承受飞行器穿越大气层时的气流冲刷、热冲刷载荷，同时，又要能够承受由于高温引起的热应力及热变形。

传统的硬式连接方式通过加强结构来承受更大的载荷，而对于变形大、热应力高的耐高温结构，在硬式连接处容易出现应力集中，导致损坏，从而影响飞行安全。需要开展耐高温结构自适应连接设计。

技术实现要素：

针对传统的硬式连接方式的问题，本实用新型提供一种多自由度约束耐高温结构自适应连接结构。

本实用新型的上述目的是利用以下技术方案实现的：

一种多自由度约束耐高温结构自适应连接结构，其特征在于包括3个以上的接头，每个所述接头包括陶瓷基复合材料接头、陶瓷基复合材料连接件、金属连接件、金属接头、金属支座和金属螺母，其中陶瓷基复合材料接头一端通过陶瓷基复合材料连接件与耐高温结构连接，另一端通过金属连接件与金属接头连接，金属接头通过金属支座和金属螺母与机体结构连接；其中所述陶瓷基复合材料接头可绕陶瓷基复合材料连接件转动，所述金属接头可绕金属连接件转动，并且可绕金属支座转动。

其中每个所述接头还包括用于调节金属接头与机体结构之间的相对位置的弹簧垫圈。

其中所述陶瓷基复合材料接头和陶瓷基复合材料连接件的材料为c/sic陶瓷。金属连接件、金属接头、金属支座和金属螺母一般可以为高温合金，优选镍基高温合金，或者可以是钛合金。

其中所述接头的数量优选6个以上，从而通过更多个接头之间的多自由度约束，更稳固地实现耐高温结构与机体的固定连接。

本实用新型的多自由度约束耐高温结构自适应连接结构中的每个接头采用柔性连接方式，在耐高温结构受热变形过程中，可以绕连接件转动消除热应力，并且协调被连接的耐高温结构件的热变形。通过3个以上的接头的多自由度约束，可实现耐高温结构的自适应连接要求。

附图说明

图1是按照本实用新型的实施例的多自由度约束耐高温结构自适应连接结构的示意图。

图2是单个接头的示意图。

具体实施方式

下面参考附图，结合具体实施例对本实用新型的多自由度约束耐高温结构自适应连接结构作进一步详细说明。

图1是按照本实用新型的实施例的多自由度约束耐高温结构自适应连接结构的示意图。如图所示，本实用新型的多自由度约束耐高温结构自适应连接结构包括3个以上的接头a，为了通过更多个接头a之间的多自由度约束，更稳固地实现耐高温结构与机体的固定连接，所述接头a的数量优选6个以上，在本实施例中，接头a的个数为12个，如图1所示。

图2是单个接头的示意图。如图2所示，每个接头a包括陶瓷基复合材料接头1、陶瓷基复合材料连接件2、金属连接件3、金属接头4、金属支座6和金属螺母7。陶瓷基复合材料接头1一端通过陶瓷基复合材料连接件2与耐高温结构连接，另一端通过金属连接件3与金属接头4连接。金属接头4通过金属支座6和金属螺母7与机体结构连接。如图2所示，在本实施例中，陶瓷基复合材料接头1与耐高温结构连接的一端为双耳式结构，耐高温结构的被连接部分插入双耳之间，通过陶瓷基复合材料连接件2与陶瓷基复合材料接头1连接，陶瓷基复合材料接头1的所述另一端插入金属接头4的双耳式结构的双耳之间，通过金属连接件3与金属接头4连接。金属接头4的在双耳式结构下面的杆状部分带有螺纹，金属支座6套在该部分上，所述杆状部分穿过机体结构后用金属螺母7固定在机体结构上，即，机体结构夹在金属支座6和金属螺母7之间。

所述陶瓷基复合材料接头1可绕陶瓷基复合材料连接件2转动，所述金属接头4可绕金属连接件3转动，所述的金属接头4可绕金属支座6转动。

另外，每个接头a还可包括用于调节金属接头4与机体结构之间的相对位置的弹簧垫圈5。

在本实施例中，陶瓷基复合材料接头1和陶瓷基复合材料连接件2的材料为c/sic陶瓷，不过也可以是性能相似的其他适当的陶瓷基复合材料。考虑到相容性，陶瓷基复合材料接头1和陶瓷基复合材料连接件2的材料相同，即在本实施例中，均为c/sic陶瓷。金属连接件3、金属接头4、金属支座6和金属螺母7一般可以为高温合金，优选镍基高温合金，或者可以是钛合金。在本实施例中，均为镍基高温合金，不过金属连接件3、金属接头4、金属支座6和金属螺母7的材料可以相同或不同。

对单组接头a而言，由于陶瓷基复合材料接头1可以绕陶瓷基复合材料连接件2转动，金属接头4可以绕金属连接件3转动，金属接头4可以绕金属支座6转动，单个接头的转动可以释放局部热应力，适应耐高温结构，比如头锥的热变形需求。

技术特征：

1.一种多自由度约束耐高温结构自适应连接结构，其特征在于包括3个以上的接头，每个所述接头包括陶瓷基复合材料接头(1)、陶瓷基复合材料连接件(2)、金属连接件(3)、金属接头(4)、金属支座(6)和金属螺母(7)，其中陶瓷基复合材料接头(1)一端通过陶瓷基复合材料连接件(2)与耐高温结构连接，另一端通过金属连接件(3)与金属接头(4)连接，金属接头(4)通过金属支座(6)和金属螺母(7)与机体结构连接；其中所述陶瓷基复合材料接头(1)可绕陶瓷基复合材料连接件(2)转动，所述金属接头(4)可绕金属连接件(3)转动，并可绕金属支座(6)转动。

2.按照权利要求1所述的多自由度约束耐高温结构自适应连接结构，其中每个所述接头还包括用于调节金属接头(4)与机体结构之间的相对位置的弹簧垫圈(5)。

3.按照权利要求1所述的多自由度约束耐高温结构自适应连接结构，其中所述陶瓷基复合材料接头(1)和陶瓷基复合材料连接件(2)的材料为c/sic陶瓷。

4.按照权利要求1所述的多自由度约束耐高温结构自适应连接结构，其中金属连接件(3)、金属接头(4)、金属支座(6)和金属螺母(7)的材料为高温合金。

5.按照权利要求4所述的多自由度约束耐高温结构自适应连接结构，其中所述高温合金为镍基高温合金或钛合金。

6.按照权利要求1所述的多自由度约束耐高温结构自适应连接结构，其中所述接头的数量为6个以上。

技术总结
本实用新型公开一种多自由度约束耐高温结构自适应连接结构，其中每个接头包括陶瓷基复材接头(1)、陶瓷基复材连接件(2)、金属连接件(3)、金属接头(4)、金属支座(6)和金属螺母(7)。陶瓷基复材接头(1)与耐高温结构连接，并与金属接头(4)连接，金属接头(4)通过金属支座(6)和金属螺母(7)与机体结构连接。陶瓷基复材接头(1)可绕陶瓷基复材连接件(2)转动，金属接头(4)可绕金属连接件(3)转动，并可绕金属支座(6)转动。每个接头采用柔性连接方式，在耐高温结构受热变形时，可绕连接件转动消除热应力，协调被连接的耐高温结构的热变形。通过3个以上接头的多自由度约束，实现耐高温结构的自适应连接要求。

技术研发人员：王周宇;熊建军;熊晓枫;张庆茂;黄平;程秉雄
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所
技术研发日：2019.12.10
技术公布日：2020.10.20