【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属热防护系统，尤其是一种用于金属热防护系统的低热膨胀夹芯式面板结构。
技术介绍
1、金属热防护系统具有重复使用性好、运维成本低、气候适应性强、抗冲击性能好等显著优势，是新型可重复使用高速飞行器机身大面积热防护的优选方案之一。传统的金属热防护结构主要是由外层高温合金面板结构，隔热结构以及机械连接固定结构和整体密封结构组成的复合式结构。
2、夹芯式面板结构作为金属热防护系统最外层的部件，其性能稳定性对整个金属热防护系统极为重要。常规金属夹芯式面板结构大多采用蜂窝构型，由上、下两个面板和中间的蜂窝芯钎焊而成。在高温环境下金属热防护系统在厚度方向具有明显的温度梯度，导致热面与冷面间的变形差异较大，使得连接件受到热膨胀和热应力影响。热变形会导致相邻热防护系统发生干涉，影响飞行器气动特性；而高量级的热应力容易导致热防护结构产生塑性变形，甚至发生破坏。因此，需要针对金属热防护系统热匹配问题开展研究，设计一种可有效抑制夹芯式面板结构在高温载荷下热变形量的方案，以确保结构稳定性和可靠性。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种用于金属热防护系统的低热膨胀夹芯式面板结构，目的是有效抑制夹芯式面板结构在高温载荷下的热变形量，改善金属热防护系统的热匹配问题。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种用于金属热防护系统的低热膨胀夹芯式面板结构，包括至少一个混合芯层单元，所述至少一个混合芯层单元两侧各连接一个面板；
4、所述
5、包括两个外直壁板、两个内直壁板和一个x形壁板，所述两个外直壁板、两个内直壁板围在所述x形壁板四周；
6、所述两个外直壁板相垂直、两个外直壁板的第一端之间形成间隙；所述两个内直壁板相垂直，两个内直壁板的第一端之间形成间隙；
7、所述x形壁板腰部两侧分别为两个呈v形的第一段板和两个呈v形的第二段板，两个第一段板分别与两个内直壁板的第一端对应相连，两个第二段板分别与两个外直壁板第一端对应连接，两个内直壁板第二端分别与相邻的外直壁板第二端对应连接；相邻两个所述结构单元的第一段板相连，沿圆周方向围成位于混合芯层单元中心的星形腔；
8、所述x形壁板采用材料一，所述外直壁板和内直壁板采用材料二，材料二的热膨胀系数大于材料一的热膨胀系数；
9、所述混合芯层单元的所述外直壁板两侧分别与所述面板连接，混合芯层单元的其余部分则不与面板接触。
10、进一步技术方案为：
11、所述内直壁板及x形壁板的两侧与所述面板之间的间隙为1～5mm。
12、所述混合芯层单元设置两个及以上时，按照设定的规律紧密排布；相邻两个混合芯层单元通过所述外直壁板相贴合。
13、所述两个第一段板长度相同，所述两个第二段板长度相同。
14、所述第一段板与第二段板的长度相同或不同。
15、所述面板及混合芯层单元的材料为高温合金。
16、所述材料一为低热膨胀系数的高温合金，所述材料二为高热膨胀系数的高温合金。
17、相邻两个所述结构单元的外直壁板之间固连或一体成型，相邻两个所述结构单元的内直壁板紧密贴合或一体成型。
18、所述混合芯层单元与面板之间焊接、或通过增材制造一体成型。
19、所述x形壁板与外直壁板、与内直壁板之间，以及外直壁板与内直壁板之间焊接、或通过增材制造一体成型。
20、本专利技术的有益效果如下：
21、本专利技术具有低热膨胀特性，混合芯层单元的内、外直壁板的热膨胀系数大于x形壁板，受热时外直壁板、内直壁板的热应变大于x形壁板的热应变，从四周挤压x形壁板，使x形壁板产生弹性拉伸变形从而能绕其腰部中心轴发生转动，使内、外直壁板向内移动，混合芯层单元外直壁板的向内移动限制上、下面板向四周外部方向的热变形，由此使得上、下面板的等效热膨胀系数降低。从而有效抑制在高温载荷下的热变形。
22、本专利技术的面板只与混合芯层单元四周的外直壁板连接，相较于面板与混合芯层单元所有壁板全部连接的结构，极大地降低了面板对混合芯层单元受热收缩响应的限制作用，同时混合芯层单元仍会作用面板，从而使整个夹芯式面板结构充分发挥低热膨胀特性。
23、本专利技术的夹芯式面板结构材料全部采用高温合金，相比于普通金属材料，其优异的耐高温性能和抗氧化能力确保在极端高温条件下稳定运行，延长使用寿命。高强度和高刚性使其能承受巨大机械载荷，低密度特性减轻整体重量。同时结构设计简单，因此容易实现多个直板间的焊接，或直接进行整体设计及制备，便于构建以用于金属热防护系统。
24、本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。
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1.一种用于金属热防护系统的低热膨胀夹芯式面板结构，其特征在于，包括至少一个混合芯层单元(2)，所述至少一个混合芯层单元(2)两侧各连接一个面板(1)；
2.根据权利要求1所述的用于金属热防护系统的低热膨胀夹芯式面板结构，其特征在于，所述内直壁板(23)及X形壁板(22)的两侧与所述面板(1)之间的间隙为1～5mm。
3.根据权利要求1所述的用于金属热防护系统的低热膨胀夹芯式面板结构，其特征在于，所述混合芯层单元(2)设置两个及以上时，按照设定的规律紧密排布；相邻两个混合芯层单元(2)通过所述外直壁板(21)相贴合。
4.根据权利要求1所述的用于金属热防护系统的低热膨胀夹芯式面板结构，其特征在于，所述两个第一段板(222)长度相同，所述两个第二段板(221)长度相同。
5.根据权利要求1所述的用于金属热防护系统的低热膨胀夹芯式面板结构，其特征在于，所述第一段板(222)与第二段板(221)的长度相同或不同。
6.根据权利要求1所述的用于金属热防护系统的低热膨胀夹芯式面板结构，其特征在于，所述面板(1)及混合芯层单元(2)
7.根据权利要求1所述的用于金属热防护系统的低热膨胀夹芯式面板结构，其特征在于，所述材料一为低热膨胀系数的高温合金，所述材料二为高热膨胀系数的高温合金。
8.根据权利要求1所述的用于金属热防护系统的低热膨胀夹芯式面板结构，其特征在于，相邻两个所述结构单元的外直壁板(21)之间固连或一体成型，相邻两个所述结构单元的内直壁板(23)紧密贴合或一体成型。
9.根据权利要求1所述的用于金属热防护系统的低热膨胀夹芯式面板结构，其特征在于，所述混合芯层单元(2)与面板(1)之间焊接、或通过增材制造一体成型。
10.根据权利要求1所述的用于金属热防护系统的低热膨胀夹芯式面板结构，其特征在于，所述X形壁板(22)与外直壁板(21)、与内直壁板(23)之间，以及外直壁板(21)与内直壁板(23)之间焊接、或通过增材制造一体成型。
...【技术特征摘要】
1.一种用于金属热防护系统的低热膨胀夹芯式面板结构，其特征在于，包括至少一个混合芯层单元(2)，所述至少一个混合芯层单元(2)两侧各连接一个面板(1)；
2.根据权利要求1所述的用于金属热防护系统的低热膨胀夹芯式面板结构，其特征在于，所述内直壁板(23)及x形壁板(22)的两侧与所述面板(1)之间的间隙为1～5mm。
3.根据权利要求1所述的用于金属热防护系统的低热膨胀夹芯式面板结构，其特征在于，所述混合芯层单元(2)设置两个及以上时，按照设定的规律紧密排布；相邻两个混合芯层单元(2)通过所述外直壁板(21)相贴合。
4.根据权利要求1所述的用于金属热防护系统的低热膨胀夹芯式面板结构，其特征在于，所述两个第一段板(222)长度相同，所述两个第二段板(221)长度相同。
5.根据权利要求1所述的用于金属热防护系统的低热膨胀夹芯式面板结构，其特征在于，所述第一段板(222)与第二段板(221)的长度相同或不同。
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈强，杨济臣，马晗，费庆国，李彦杰，张旭东，李彦斌，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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