ТЕПЛОЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ КОРПУСА ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2020 года по МПК B64G1/58 B32B5/22 B64C1/38 

Описание патента на изобретение RU2728049C1

Изобретение относится к авиационной и ракетной технике.

Известна трехслойная оболочка из композиционных материалов, состоящая из внутренней и наружной обечаек, зазор между которыми заполнен вспененным пенопластом, полученным из порошкообразного или гранулированного полуфабриката (заявка на патент RU 2016110284).

Недостатком такой оболочки является то, что она не может быть применена в качестве теплозащитного слоя для высокоскоростных летательных аппаратов (ВЛА), поскольку пенопласт имеет невысокие рабочие температуры.

Известно теплозащитное покрытие корпуса летательного аппарата, содержащее растяжимую в тангенциальном направлении и пропитанную фенольным связующим армированную ленту, поверхность которой расположена под углом к поверхности корпуса, причем поверхность ленты расположена с переменным по толщине теплозащитного покрытия углом наклона к поверхности корпуса в диапазоне от 5 до 90 градусов, а в зазорах, образованных между слоями ленты, размещена дополнительная лента (патент RU 2593184).

Недостатком такого покрытия является отсутствие межслоевых связей. Результаты дополнительных операций по созданию таких связей дают далеко не оптимальные результаты.

Известен отсек летательного аппарата в виде оболочки вращения ячеистой структуры, включающей перекрещивающиеся кольцевые и спиральные обоих направлений ребра из пропитанных полимерным связующим высокомодульных нитей и наружную оболочку, выполненную методом намотки из аналогичного материала (патенты RU 2601972).

Применение такой оболочки в качестве теплозащитного корпуса высокоскоростного летательного аппарата нецелесообразно, поскольку описанный способ изготовления оболочки не позволяет обеспечить заданные температурные режимы корпуса ВЛА при одновременной минимизации толщины теплозащиты.

Известен трехмерно-армированный абляционно/изоляционный композиционный материал, включающий высокоплотный абляционный слой на основе ткани, множество стежков, выполненных термостойкой нитью, причем указанные стежки проходят через абляционный слой и образуют армирующие петли за пределами внутренней поверхности абляционного слоя, и низкоплотный изоляционный слой на основе смолы, причем указанный изоляционный слой сформирован вокруг вышеупомянутых петель и связан с внутренней поверхностью абляционного слоя (патент RU 98116068).

Известна слоистая обшивка, выполненная из слоев волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим, каждый слой которой представляет собой развертку или часть развертки конуса в виде сектора кольца или кругового сектора с центральным углом β, отличающаяся тем, что в качестве волокнистого материала использован однонаправленный волокнистый материал, пропитанный полимерным связующим.

Недостатками таких обшивок является то, что используется ткано-выкладочно прошивной каркас, для которого необходимо наличие высокоточной технологической оснастки.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение заданных температурных режимов корпуса высокоскоростного летательного аппарата (ВЛА) с обеспечением его несущей способности при одновременной минимизации толщины теплозащитного корпуса.

Решением поставленной задачи является теплозащитное покрытие корпуса высокоскоростного летательного аппарата, выполненное из многослойного каркаса, причем каркас выполнен в виде внутреннего слоя, представляющего собой цельнотканую объемноармированную преформу заданной толщины из углеродных или кремнеземных или кварцевых нитей и двух и более внешних слоев заданной толщины, выполненных из теплостойкой ткани из углеродных или кремнеземных или кварцевых нитей, при этом внутренний и внешний слои каркаса соединены прошивкой углеродными или кремнеземными или кварцевыми нитями.

Для пояснения изобретения на фиг. 1 представлен схематический вид каркаса теплозащитного корпуса высокоскоростного летательного аппарата, где 1 - внутренний цельнотканый объемноармированный слой, 2 - внешние слои из теплостойкой ткани, 3 -прошивка внутреннего и внешних слоев каркаса.

Толщины внешнего и внутреннего слоев каркаса выбираются из условия сохранения работоспособности конструкции с обеспечением восприятия необходимых уровней механического и теплового воздействий, сформированных в соответствии с требованиями к летно-техническим характеристикам ВЛА.

Внутренний слой каркаса представляет собой цельнотканную объемноармированную преформу, полученную методом ткачества и обеспечивающую максимальную межслоевую прочность, что способствует существенному снижению возможности появления расслоений и трещин при сочетаниях переменных силовых и температурных воздействий, в особенности в зонах концентраторов напряжений (вырезов, выборок, уступов, ребер).

Внешний слой представляет собой ткано-выкладочно прошивной каркас из теплостойкой ткани. Композиционный материал на основе такого каркаса позволяет обеспечить необходимую стойкость к воздействию высокотемпературного газового потока за счет выполнения теплозащитного покрытия с требуемыми характеристиками пористости, шероховатости и теплопередачи.

Поскольку цельнотканая объемноармированная преформа является жесткой и сохраняет форму, при выполнении внешнего слоя не требуется использования высокоточной технологической оснастки.

Предлагаемый теплозащитный корпус ВЛА позволяет обеспечить заданные температурные режимы корпуса ВЛА, стойкость к воздействию высокотемпературного воздушного потока и его несущую способность без увеличения толщины теплозащитного корпуса.

Похожие патенты RU2728049C1

название год авторы номер документа
Комплексное теплозащитное покрытие металлических конструкций планера высокоскоростных летательных аппаратов 2021
  • Абдрахманов Фарид Хабибуллович
  • Койтов Станислав Анатольевич
  • Лейман Дмитрий Владимирович
  • Мельников Владимир Николаевич
  • Трофимов Артем Анатольевич
  • Бекетова Анна Игоревна
RU2771553C1
ТЕПЛОЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ КОРПУСА ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА 2019
  • Горяев Андрей Николаевич
  • Будыка Сергей Михайлович
  • Измалкин Олег Сергеевич
  • Дмитриева Александра Анатольевна
  • Прохорчук Юрий Алексеевич
RU2719529C1
Способ нанесения теплозащитного покрытия на наружную поверхность сварного силового корпуса 2022
  • Койтов Станислав Анатольевич
  • Карсаков Александр Сергеевич
  • Меньщиков Сергей Владимирович
  • Приходько Антон Евгеньевич
  • Писклов Павел Андреевич
  • Трофимов Артем Анатольевич
RU2801212C1
ТЕПЛОЗАЩИТНАЯ СИСТЕМА С ПЕРЕМЕННОЙ ПЛОТНОСТЬЮ ВОЛОКОН 2002
  • Муди Генри
RU2293718C2
ЛЕНТОЧНЫЙ ПРЕПРЕГ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ СИЛОВОЙ ОБОЛОЧКИ КОРПУСА ВОЗВРАЩАЕМОГО С ГИПЕРЗВУКОВЫМИ СКОРОСТЯМИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА 2014
  • Лавринович Борис Альбертович
  • Сенкевич Екатерина Аркадьевна
  • Волкова Ольга Викторовна
RU2568515C1
ТЕПЛОЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ КОРПУСА ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА (ВАРИАНТЫ) 2019
  • Назаренко Вадим Вадимович
  • Будыка Сергей Михайлович
  • Измалкин Олег Сергеевич
  • Дмитриева Александра Анатольевна
  • Пилипчук Сергей Васильевич
RU2724188C1
Двухслойное теплозащитное покрытие из композиционных материалов для защиты металлических конструкций планеров гиперзвуковых летательных аппаратов 2020
  • Койтов Станислав Анатольевич
  • Трофимов Артем Анатольевич
  • Лейман Дмитрий Владимирович
  • Санников Артем Андреевич
RU2759035C1
ТЕПЛОЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ КОРПУСА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА 2014
  • Лавринович Борис Альбертович
RU2593184C2
КОРПУС КРЫЛЬЕВОГО ОТСЕКА ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА 2022
  • Каверин Виктор Александрович
  • Елчев Александр Владимирович
  • Коган Евгений Ильич
  • Сидоренко Андрей Петрович
  • Горяев Андрей Николаевич
  • Назаренко Вадим Вадимович
  • Измалкин Олег Сергеевич
  • Будыка Сергей Михайлович
  • Ширшов Юрий Юрьевич
  • Рожков Денис Александрович
RU2785374C1
Антенный обтекатель 2018
  • Бородай Феодосий Яковлевич
  • Воробьев Сергей Борисович
  • Зарюгин Геннадий Давыдович
  • Томчани Ольга Васильевна
  • Полетаев Максим Евгеньевич
  • Русин Михаил Юрьевич
RU2679483C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 728 049 C1

Реферат патента 2020 года ТЕПЛОЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ КОРПУСА ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Изобретение относится к области ракетной и космической техники. Объектом изобретения является теплозащитное покрытие корпуса высокоскоростного летательного аппарата, выполненное из многослойного каркаса, причем каркас выполнен в виде внутреннего слоя, представляющего собой цельнотканую объемноармированную преформу заданной толщины из углеродных, или кремнеземных, или кварцевых нитей и двух и более внешних слоев заданной толщины, выполненных из теплостойкой ткани из углеродных или кремнеземных или кварцевых нитей, при этом внутренний и внешний слои каркаса соединены прошивкой углеродными, или кремнеземными, или кварцевыми нитями. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 728 049 C1

Теплозащитное покрытие корпуса высокоскоростного летательного аппарата, выполненное из многослойного каркаса, отличающееся тем, что каркас выполнен в виде внутреннего слоя, представляющего собой цельнотканую объемноармированную преформу заданной толщины из углеродных, или кремнеземных, или кварцевых нитей и двух и более внешних слоев заданной толщины, выполненных из теплостойкой ткани из углеродных, или кремнеземных, или кварцевых нитей, при этом внутренний и внешний слои каркаса соединены прошивкой углеродными, или кремнеземными, или кварцевыми нитями.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2020 года RU2728049C1

СЛОИСТАЯ ОБШИВКА 2004
  • Мухин Н.В.
  • Выморков Н.В.
  • Хмельницкий А.К.
  • Буш А.В.
  • Бахвалов Ю.О.
  • Петроковский С.А.
  • Бахтин А.Г.
  • Оленин И.Г.
RU2265520C1
US 0005547628 A1, 20.08.1996
US 0006007026 A1, 28.12.1999.

RU 2 728 049 C1

Авторы

Горяев Андрей Николаевич

Будыка Сергей Михайлович

Дмитриева Александра Анатольевна

Ширшов Юрий Юрьевич

Ширяев Александр Владимирович

Судюков Павел Александрович

Докучаев Андрей Георгиевич

Даты

2020-07-28Публикация

2019-09-13Подача