航天器隔热装置的制作方法

专利名称：航天器隔热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及航天技术领域，尤其是航天器的隔热系统。
背景技术：
目前，美国航天飞机机身用防热瓦覆盖，防热瓦用绝热材料HRSI，经若干特殊工艺制成，防热瓦与飞行器蒙皮间设隔离垫(SIP)，在室温下将隔离垫/防热瓦粘到飞行器上，可抗426℃高温。
中国神州五号载人飞船返回舱，用多层玻璃采用蜂格状并真空密封，目前使用防热层材料总重约500千克，起飞质量为7.8吨，防热层使用材料占起飞质量的6.41％。
众所周知，美国哥伦比亚号航天飞机，因防热瓦脱落造成数名航天员遇难。至今，美国公布的解决方案为准备一驾备用航天飞机，以防万一。而在隔热系统的设计上并没有找到可行的方案。
中国的神州五号载人飞船使用的隔热材料所占飞船起飞质量的比重较大，这需要增加推进器的推力，同时，携带燃料重量及飞船总重也相应增加。

发明内容
为克服现有的航天器隔热系统结构复杂，使用材料重量所占总体重量偏大的问题，本实用新型提供一种设计方案，不仅结构简单，可靠性好，而且重量大大减轻，对航天器具有极其重大的意义。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是机(舱)身壁(蒙皮)外有隔离垫，与机(舱)中心轴线垂直的隔离垫外，有环状槽，环状槽沿机(舱)身从前向后呈梯级布置，上一级槽的外边沿中心轴正投影在下一级槽内，槽沿圆周设有放射状的筋隔，用钛合金或其他复合材料制成，通过铆(或焊、或粘)与机(舱)身壁连接，槽与隔离垫间可部分留有间隙，槽内填有轻质隔热阻尼材料，其上用栅条或网格固定，或由表面的轻质隔热阻尼材料粘结固定。
航天器机(舱)返回大气层时，高速气流进入航天器外梯级槽状结构，由于轻质隔热阻尼材料的阻尼作用，使充满其间的空气速度大大减小，后来的空气流则冲击到轻质隔热阻尼材料及其间的空气上，并由前向后从梯级槽边外溢，避免了空气与航天器外壁直接摩擦生热。槽与隔离垫间有较小的间隙，很少一部分空气经轻质隔热阻尼材料减速后从此处流出，此部分空气不仅不会摩擦生热，反而会带走部分热量，起到向外散热的作用。由于轻质隔热阻尼材料如玻璃绒的热传导系数仅为玻璃的5％左右，空气的热传导系数仅为玻璃的3.4％左右，因此，本实用新型不仅大大的减少了高速空气与航天器外壁摩擦产生的热，而且，利用空气自身和轻质隔热阻尼材料如玻璃绒优良的隔热性能使其向航天器内的传热减少。另外，由于轻质隔热阻尼材料如玻璃绒的密度仅为玻璃的8％左右，而槽结构重量也较小，因此大大的减少了隔热用材料的重量，从而可减小推进器的推力和所需携带的燃料重量，使整个航天器重量减轻。
本实用新型的有益效果是大大的减少了航天器的隔热层重量，使整个航天器重量减轻，减小推进器的推力和燃料消耗。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。


图1是航天器机(舱)身纵向视图及剖视，A为中心轴线。
图2是俯视图。
图中，1.机(舱)身壁(蒙皮)，2.隔离垫，3.槽，4.槽横断面外侧边，5.栅条或网格，6.轻质隔热阻尼材料，7.空气溢出流线，8.筋隔。
具体实施方式
图中，机(舱)身壁(蒙皮)(1)外有隔离垫(2)，此隔离垫(2)具一般的隔热作用，与机(舱)中心轴线A垂直的隔离垫(2)外有环状槽(3)，此环状槽(3)由机(舱)身壁(1)与槽(3)的横断面外侧边(4)组成。槽(3)的横断面外侧边(4)与中心轴线A呈锐角，环状槽(3)沿机(舱)身从前向后呈梯级布置，上一级槽(3)的外边沿中心轴线A的正投影落在下一级槽(3)内，槽内填有轻质隔热阻尼材料(6)，如玻璃绒，上用栅条或网格(5)固定，或由表面的轻质隔热阻尼材料(6)粘结固定。呈梯级走向设置的槽(3)与隔离垫(2)可部分留有间隙，槽横断面外侧边(4)及沿圆周设有放射状筋隔(8)用钛合金或其他复合材料，用铆(或焊、或粘)等方法与机(舱)身壁(1)连接。如此，当航天器返回大气层时，高速气流迎面冲击至呈梯级布置的槽(3)内，由于槽(3)内填有轻质隔热阻尼材料(6)如玻璃绒，使空气减速，并有部分滞留其中，后来的高速气流则由轻质隔热阻尼材料(6)和其中的空气承受冲击，并经槽(3)外边空气溢出流线(7)一级一级的象瀑布一样溢出，这就避免了高速气流与航天器机(舱)身壁直接摩擦而生热，加之如玻璃绒及空气优良的隔热性能使传至机(舱)内的热量大为减少。又由于槽(3)与隔离垫(2)部分留有间隙，使少量低速空气流出，带走部分热量，起到散热的作用。
权利要求1.航天器隔热装置，机舱身壁蒙皮外有隔离垫，其特征是在机舱壁外，与机舱中心轴线相垂直，有环状槽，环状槽沿机舱从前向后呈梯级布置，上一级槽的外边沿中心轴线的正投影落在下一级槽内，槽内有絮状物。
2.根据权利要求1所述的航天器隔热装置，其特征是呈梯级周向设置的糟与隔离垫间可部分留有间隙。
3.根据权利要求1所述的航天器隔热装置，其特征是槽沿圆周有放射状的筋与槽和机舱身壁连接。
专利摘要航天器隔热装置，属于航天技术领域。机(舱)身壁(蒙皮)外有隔离垫，与机(舱)中心轴线垂直的隔离垫外有环状槽，环状槽沿机(舱)身从前向后呈梯级布置，上一级槽的外边沿中心轴线的正投影落在下一级槽内，槽内填有轻质隔热阻尼材料如玻璃绒，其上用栅条或网格固定。槽中玻璃绒与其间的空气一起承受后边高速气流的冲击，使气流不与机(舱)身壁直接摩擦。结构简单，可靠性好，重量轻，特别适用于航天领域的航天飞机及航天器返回舱外壁的隔热。
文档编号B64G1/22GK2792948SQ20052003325
公开日2006年7月5日 申请日期2005年2月21日 优先权日2005年2月21日
发明者陈锦标, 陈浩 申请人:陈浩