对峙面板热防护系统及制造该系统的方法技术方案

本发明专利技术涉及对峙面板热防护系统及制造该系统的方法。该系统(1)包括夹层面板，该夹层面板包括：第一陶瓷基体复合面片材和第二陶瓷基体复合面片材。陶瓷基体复合芯部被定位在该第一陶瓷基体复合面片材和该第二陶瓷基体复合面片材之间。该陶瓷基体复合芯部具有周界。该第一陶瓷基体复合面片材和该第二陶瓷基体复合面片材延伸超出该周界，以在该第一陶瓷基体复合面片材和该第二陶瓷基体复合面片材之间形成围绕该陶瓷基体复合芯部的间隙。多个孔被形成为穿过该夹层面板。该热防护系统进一步包括：定位在该间隙中的软商品密封件；多个隔离部件；多个对峙支架；以及多个紧固件，该多个紧固件能定位成穿过所述多个孔以将该夹层面板联接到该多个支架。

Thermal protection system for facing panel and method for manufacturing the same

The present invention relates to a thermal protection system for panel and a method for manufacturing the same. The system (1) comprises a sandwich panel which comprises a first ceramic matrix composite surface sheet and a composite surface sheet of the second ceramic matrix. The composite core part of the ceramic substrate is positioned between the first ceramic matrix composite surface sheet and the second ceramic matrix composite surface sheet. The ceramic matrix composite core has a perimeter. The first ceramic matrix composite face sheet and the second ceramic matrix composite surface sheet extends beyond the perimeter to form a gap around the ceramic matrix composite core between the first ceramic matrix composite face sheet and the surface sheet second ceramic matrix composite. A plurality of holes are formed to pass through the sandwich panel. The thermal protection system further comprises: positioning in the gap of the soft commodities seals; a plurality of isolation components; a plurality of confrontation support; and a plurality of fasteners, the plurality of fasteners can be positioned through the plurality of holes in the sandwich panel is coupled to the plurality of support.

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种用于交通工具的对峙面板热防护系统以及制造所述系统的方法。
技术介绍
可重复使用的运载火箭和高超声速交通工具采用热防护系统来保护主结构、燃料和内部部件抵抗飞行中经受的热负荷。过去已使用热防护系统的各种架构，包括烧蚀层、集成热结构、相变材料及各种其它寄生系统，包括寄生对峙面板系统、结合式瓷砖、隔热毯和氧化物CMC包裹的瓷砖。前述寄生对峙面板构造已使用高温合金金属蜂窝面板或非氧化物层压面板，作为构成交通工具的暴露表面的结构元件。所述面板通常用金属紧固件附接至对峙支架，紧固件被安装成使得它们不暴露于所述表面以避免因暴露于高温而造成的结构问题。这需要接入插头或类似特征被集成在面板中，或者需要面板之间的间隙大到足以提供足够的接入来安装紧固件。面板与面板的间隙的密封已在之前用硬复合材料或金属密封件、陶瓷软布密封件或两者的组合来完成。所述密封件通常安装为分离部分，可以制出完整TPS面板阵列挑战的交通工具集成化。此外，高温合金金属蜂窝对峙面板具有有限的耐高温能力，具有约1500°F的峰值温度范围。这使之不适合典型运载火箭的所有区域面积，该区域面积可能经历高达2400°F以上的温度。诸如应用于航天飞行器上的结合式TPS砖已被证明安装和维修是非常昂贵的。每个砖均是定制件并且需要大量的时间进行安装。另外，这种类型的系统在航班之间需要防水，这是费时而昂贵的。氧化物CMC包裹的砖也需要在航班之间防水以避免由于水的吸收而使重量增加。过去提出的非氧化物层压对峙面板设计不具有结构效率以与备用的TPS方案竞争。金属蜂窝面板还往往较重，这可能在飞行器及其它飞行交通工具设计中出问题。由此，在本领域中需要有改进的热防护系统以及安装这样的热防护系统的方法。
技术实现思路
本公开涉及一种对峙面板热防护系统。所述系统包括夹层面板，所述夹层面板包括：第一陶瓷基体复合面片材(facesheet)和第二陶瓷基体复合面片材。陶瓷基体复合芯部被定位在所述第一陶瓷基体复合面片材和所述第二陶瓷基体复合面片材之间。所述陶瓷基体复合芯部具有周界。所述第一陶瓷基体复合面片材和所述第二陶瓷基体复合面片材延伸超出所述周界，以在所述第一陶瓷基体复合面片材和所述第二陶瓷基体复合面片材之间形成围绕所述陶瓷基体复合芯部的间隙。多个孔被形成为穿过所述夹层面板。所述热防护系统进一步包括：定位在所述间隙中的软商品密封件；多个隔离部件；多个对峙支架；以及多个紧固件，所述多个紧固件能定位成穿过所述多个孔以将所述夹层面板联接到所述多个支架。所述本公开还涉及一种组装对峙面板热防护系统的方法。所述方法包括将对峙支架附接至基部结构。将多个隔离部件定位在所述对峙支架之间并围绕所述对峙支架。用陶瓷紧固件将夹层面板附接至所述对峙支架。所述夹层面板包括第一陶瓷基体复合面片材和第二陶瓷基体复合面片材。将陶瓷基体复合芯部定位在所述第一陶瓷基体复合面片材和所述第二陶瓷基体复合面片材之间。所述陶瓷基体复合芯部具有周界。所述第一陶瓷基体复合面片材和所述第二陶瓷基体复合面片材延伸超出所述周界，以在所述第一陶瓷基体复合面片材和所述第二陶瓷基体复合面片材之间形成围绕所述陶瓷基体复合芯部的间隙。将多个孔形成为穿过所述夹层面板。将软商品密封件定位在所述间隙中。本申请进一步涉及一种飞行交通工具。所述飞行交通工具包括：基部结构；以及对峙面板热防护系统。所述热防护系统包括多个夹层面板。每个夹层面板均包括第一陶瓷基体复合面片材和第二陶瓷基体复合面片材。陶瓷基体复合芯部被定位在所述第一陶瓷基体复合面片材和所述第二陶瓷基体复合面片材之间。所述陶瓷基体复合芯部具有周界。所述第一陶瓷基体复合面片材和所述第二陶瓷基体复合面片材延伸超出所述周界，以在所述第一陶瓷基体复合面片材和所述第二陶瓷基体复合面片材之间形成围绕所述陶瓷基体复合芯部的间隙。多个孔被形成为穿过每个夹层面板。所述热防护系统进一步包括定位在每个夹层面板的所述间隙中的软商品密封件。多个隔离部件被定位在每个夹层面板和所述基部结构之间。多个对峙支架被定位在每个夹层面板和所述基部结构之间，所述对峙支架附接至所述基部结构。多个紧固件被定位成穿过所述多个孔，以将每个夹层面板联接到所述多个支架。本公开的热防护系统和方法可以提供一个或多个以下益处：减少维护和/或维修成本，增加损伤容限，增加温度能力，减少重量，增加强度重量比，增加结构效率，增加安装容易性，重复使用而不需要重新防水，能够经受高达2400°F的高温同时仍提供足够的强度和刚度性能。应理解的是，前面的一般性描述和以下详细描述两者均是示例性的且仅是解释性的，并且不限制所要求保护的本教导。附图说明并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图图示了本教导的各方面，并且与描述一起用于说明本教导的原理。图1图示了根据本公开的一个方面的附接至基部结构的热防护系统的夹层面板的立体图，包括用于将夹层面板附接至基部结构的紧固件和支架的分解图。图2图示了根据本公开的一个方面的图1的夹层面板和紧固件的部分横截面图，包括定位在夹层面板的间隙中的预集成的软商品密封件。图3A和图3B示出了根据本公开的一个方面的使隔离部件定位在夹层面板和基部结构之间的夹层面板的立体图，包括图3A的定位在间隙外的软商品密封件的视图，并包括图3B的定位在间隙中的软商品密封件的视图。图4A示出了根据本公开的一个方面的定位成围绕图1的夹层面板中的孔的杯状垫圈紧固件锁定机构。图4B示出了根据本公开的一个方面的图1的紧固件，其齐平地定位在使杯状垫圈锁定机构接合的热防护系统的最外表面上。图5示出了根据本公开的一个方面的对峙支架的示意性侧视图。图6A和图6B示出了根据本公开的一个方面的在每个夹层面板和基部结构之间围绕对峙支架定位的多个隔离部件。图7A至图7F图示了根据本公开的一个方面的组装对峙面板热防护系统的方法。图8图示了根据本公开的一个方面的飞行交通工具的立体图。应当指出的是，附图的一些细节已被简化，并且绘制为便于理解而非保持严格的结构准确性、细节和比例。具体实施方式现在将详细地参考本教导，其示例在附图中图示。在图中，相同的附图标记在全文中用于指定相同的元件。在以下描述中，参照形成本文一部分的附图，并且通过图示的方式示出实践本教导的具体示例。因此，以下描述仅仅是示例性的。本申请涉及一种寄生的对峙面板热防护系统(“TPS”)1，其视图示出在本公开的图1至图7F中。参照图1，TPS 1包括多个夹层面板10。每个夹层面板10均包括第一陶瓷基体复合面片材12和第二陶瓷基体复合面片材14。陶瓷基体复合芯部16定位在第一陶瓷基体复合面片材12和第二陶瓷基体复合面片材14之间。图1所示的陶瓷基体复合芯部16具有暴露周界16A。第一陶瓷基体复合面片材12和第二陶瓷基体复合面片材14延伸超出周界16A，以在第一陶瓷基体复合面片材12和第二陶瓷基体复合面片材14之间形成间隙18。间隙18围绕夹层面板10的整个边缘延伸。软商品密封件20定位在如图2、图3A和图3B所示的间隙中。密封件20围绕夹层面板10的整个周界延伸。第一陶瓷基体复合面片材12和第二陶瓷基体复合面片材14可以包括任何合适的氧化物陶瓷基体复合材料或非氧化物陶瓷基体复合材料。合适的氧化物陶瓷基体复合材料或非氧化物陶瓷基体复合材料是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对峙面板热防护系统(1)，所述对峙面板热防护系统(1)包括：夹层面板(10)，所述夹层面板(10)包括：第一陶瓷基体复合面片材(12)和第二陶瓷基体复合面片材(14)；定位在所述第一陶瓷基体复合面片材(12)和所述第二陶瓷基体复合面片材(14)之间的陶瓷基体复合芯部(16)，所述陶瓷基体复合芯部(16)具有周界(16A)，所述第一陶瓷基体复合面片材(12)和所述第二陶瓷基体复合面片材(14)延伸超出所述周界(16A)，以在所述第一陶瓷基体复合面片材(12)和所述第二陶瓷基体复合面片材(14)之间形成围绕所述陶瓷基体复合芯部(16)的间隙(18)；以及形成为穿过所述夹层面板(10)的多个孔(22)；定位在所述间隙(18)中的软商品密封件(20)；多个隔离部件(30，32)；多个对峙支架(26)；以及多个紧固件(24)，所述多个紧固件(24)能定位成穿过所述多个孔(22)以将所述夹层面板(10)联接到所述多个对峙支架(26)。

【技术特征摘要】
2015.06.12 US 14/738,3141.一种对峙面板热防护系统(1)，所述对峙面板热防护系统(1)包括：夹层面板(10)，所述夹层面板(10)包括：第一陶瓷基体复合面片材(12)和第二陶瓷基体复合面片材(14)；定位在所述第一陶瓷基体复合面片材(12)和所述第二陶瓷基体复合面片材(14)之间的陶瓷基体复合芯部(16)，所述陶瓷基体复合芯部(16)具有周界(16A)，所述第一陶瓷基体复合面片材(12)和所述第二陶瓷基体复合面片材(14)延伸超出所述周界(16A)，以在所述第一陶瓷基体复合面片材(12)和所述第二陶瓷基体复合面片材(14)之间形成围绕所述陶瓷基体复合芯部(16)的间隙(18)；以及形成为穿过所述夹层面板(10)的多个孔(22)；定位在所述间隙(18)中的软商品密封件(20)；多个隔离部件(30，32)；多个对峙支架(26)；以及多个紧固件(24)，所述多个紧固件(24)能定位成穿过所述多个孔(22)以将所述夹层面板(10)联接到所述多个对峙支架(26)。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一陶瓷基体复合面片材(12)和所述第二陶瓷基体复合面片材(14)包括选自氧化物陶瓷基体复合材料和非氧化物陶瓷基体复合材料中的至少一种材料。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述陶瓷基体复合芯部(16)为构架芯部，所述构架芯部包括选自氧化物陶瓷基体复合材料和非氧化物陶瓷基体复合材料中的至少一种材料。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述软商品密封件(20)包括编织陶瓷织物和氧化铝纤维棉絮隔离件。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个对峙支架(26)中的每个均包括陶瓷基体复合材料或高温金属材料。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个紧固件(24)中的每个均包括陶瓷材料。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的系统，所述系统进一步包括定位成围绕所述夹层面板(10)中的所述多个孔(22)中的每个孔的增强陶瓷插入件(36)。8.根据权利要求7所述的系统，所述系统进一步包括定位成围绕所述夹层面板(10)中的所述多个孔(22)中的每个孔的杯状垫圈锁定机构(38)。9.一种组装对峙面板热防护系统(1)的方法，所述方法包括：将对峙支架(26)附接至基部结构(28)；将多个隔离部件(30，32)定位在所述对峙支架(26)之间并围绕所述对峙支架(26)；用陶瓷紧固件(24)将夹层面板(10)附接至所述对峙支架(26)，所述夹层面板包括：第一陶瓷基体复合面片材(12)和第二陶瓷基体复合面片材(14)；定位在所述第一陶瓷基体复合面片材(12)和所述第二陶瓷基体复合面片材(14)之间的陶瓷基体复合芯部(16)，所述陶瓷基体复合芯部(16)具有周界(16A)，所述第一陶瓷基体复合面片材(12)和所述第二陶瓷基体复合面片材(14)延伸超出所述周界(16A)，以在所述第一陶瓷基体复合面片材(12)和所述第二陶瓷基体复合面片材(14)之间形成围绕所述陶瓷基体复合芯部(16)的间隙(18)；以及形成为穿过所述夹层...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·贝斯特，T·R·平尼，J·D·埃姆贝勒，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US