一种可重复使用的热防护结构的制作方法

本实用新型涉及热防护技术领域，具体涉及一种可重复使用的热防护结构。

背景技术：

运载火箭指的是将人们制造的各种将航天器推向太空的载具。

对于传统的一次性运载火箭上，一般采用适用于中低热流的被动式防护材料进行热防护，如软木，软木属于烧蚀类材料，通过受热烧蚀产生的材料损耗，带走热量。软木是一种密度较低、热导率较低的热防护材料，在低热流环境下有较好的防隔热效果。软木的缺点是耐高热流、耐高温能力较低，自身强度较低，在较高热流和较高动压条件下易发生显著烧蚀和剥蚀，甚至出现整体剥落。

对于重复使用火箭，回收段再入飞行过程的热流和动压较高，软木这类烧蚀类材料会出现严重的烧蚀和剥蚀问题，热防护能力不足，如果继续沿用这种材料，为满足热防护要求，需要提高热防护结构厚度，带来重量的大大提升，且每次返回后需要对热防护层进行更换，无法实现热防护结构的可重复使用。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的火箭的防护结构无法重复使用的缺陷，从而提供一种可重复使用的热防护结构。

本实用新型提供的一种可重复使用的热防护结构，由多个模块单元拼接而成，其中每个所述模块单元包括：

隔热层，内表面适于与被防护设备的外壁贴合；

耐烧蚀层，内表面贴合在所述隔热层的外表面。

作为优选方案，所述模块单元为弧形结构。

作为优选方案，所述隔热层为软木。

作为优选方案，所述软木的厚度为1-3mm。

作为优选方案，所述耐烧蚀层为纤维材料和聚合物材料的混合物。

作为优选方案，所述纤维材料为碳纤维的质量百分比高于50％的纤维布。

作为优选方案，所述纤维布中还包含玻璃纤维和石英纤维。

作为优选方案，所述聚合物材料为热塑性树脂。

作为优选方案，所述热塑性树脂为环氧树脂或酚醛树脂。

作为优选方案，所述耐烧蚀层的厚度为3-5mm。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的一种可重复使用的热防护结构，由多个模块单元拼接而成，每个模块单元包括：隔热层和隔热层的外表面贴合的耐烧蚀层；在挑选防护材料的过程中，既要求有良好的耐高温和耐烧蚀性能，又要求具有良好的防隔热性能，单层的材料很难达到此性能，由此，我们通过内层设置隔热效果好的隔热层，外层设置耐烧蚀的耐烧蚀层，以实现热防护的要求，同时能够重复利用；同时，该防护结构由多模块单元拼接而成，在重复使用的过程中，如果有局部的损坏，可以只根据损坏的位置更换单一或者几个模块单元，具有良好的通用性，便于更换和安装。

2.本实用新型提供的一种可重复使用的热防护结构，所述模块单元为弧形结构，使得所述热防护结构具有良好的贴合性。

3.本实用新型提供的一种可重复使用的热防护结构，所述隔热层为软木，软木的密度低，热导率低，具有较好的防隔热效果。

4.本实用新型提供的一种可重复使用的热防护结构，所述耐烧蚀层为纤维材料和聚合物材料的混合物，具有良好的耐烧蚀性能，增强了热防护结构的可重复利用性。

5.本实用新型提供的一种可重复使用的热防护结构，所述软木和所述耐烧蚀层都具有一定的变形能力，通过贴合到一起，成为具有一定弯折变形能力的一体化热防护结构，外层承担防热和防剥蚀功能，内层承担隔热功能。可重复使用性能高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的热防护结构的部分位置去除隔热层的结构示意图。

图2为本实用新型的热防护结构的部分位置去除隔热层和耐烧蚀层的结构示意图。

图3为本实用新型的热防护结构的截面图。

附图标记说明：

1、被防护设备；2、隔热层；3、耐烧蚀层。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供的一种可重复使用的热防护结构，如图1、2所示，所述热防护结构由多个模块单元拼接而成，每个所述模块单元包括内层的隔热层2和外层的耐烧蚀层3；隔热层2具有良好的防隔热性能，耐烧蚀层3具有良好的耐高温、耐烧蚀性能，在不提高成本的前提下，使得热防护性能具有可重复使用的能力；同时，防护结构由多个模块化拼接而成，具有良好的通用性，当局部出现损坏时，可迅速对局部进行更换，便于安装和更换。

所述模块单元为弧形结构，对于圆柱形的火箭舱体具有良好的贴合性。

如图3所示，所述隔热层2为为软木，优选为301软木；所述该软木具有软木的密度低，热导率低的特点，具有较好的防隔热效果。所述软木的厚度为1-3mm,优选为2mm。在使用的过程中，软木的内表面黏贴在被防护设备1的外壁。

所述耐烧蚀层3为纤维材料和聚合物材料的混合物，具体过程为纤维材料浸渍到聚合物中制备得到。所述纤维材料优选为碳纤维材料。所述聚合物材料优选为热塑性树脂，优选为酚醛树脂。

作为一种可替换实施方式，所述纤维材料包括碳纤维材料、玻璃纤维材料和石英纤维等，所述碳纤维的质量百分比高于50％。所述聚合物材料为环氧树脂。

所述耐烧蚀层3的厚度为3-5mm,优选为4mm。

在制备过程中，将碳纤维材料浸渍到聚合物材料环氧树脂中；将软木黏贴到被防护设备1的外壁上，将浸渍好的碳纤维材料贴合到软木上，在室温下进行固化，同时实现耐烧蚀层3和隔热层2的粘结。

本实施例采用浸渍了环氧树脂的碳纤维为耐烧蚀层3，耐烧蚀层3作为外表面，具有良好的耐烧蚀性能；以软木为隔热层2，作为内表面，具有密度低、低成本和热导率低的特点；两种材料都具有一定的变形能力，通过贴合成为具有一定弯折变形能力的可重复使用的一体化防护层，外层承担防热和防剥蚀功能，内层承担隔热功能，形成低成本、轻质化的可重复使用的一体化热防护结构，实现了可重复使用火箭的大面积热防护结构。其可使用的性能明显超过了基于软木和有机涂层的烧蚀性热防护层。

使用方法及原理

将软木贴合到被防护设备1的外壁上，将浸渍好热塑性树脂的碳纤维材料贴合到软木上，进行固化。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。