一种热防护层的制作方法

本申请属于热防护设计技术领域，具体涉及一种热防护层。

背景技术：

在飞机持续高速的飞行过程中，由于气动热积累，其外蒙皮承受极高的温度，为保护飞机结构稳定以及保护其内部元件免受高温破坏，多在飞机外蒙皮上涂覆辐射式涂层、反射式涂层以主动向外界释放热量或阻止减缓热量向飞机外蒙皮传递速度的方式进行热防护，但当前由于该两种涂层自身固有的缺陷，难以满足飞机外蒙皮热防护的需要。

鉴于现有技术的上述缺陷提出本申请。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种热防护层，以于克服或减轻现有技术至少一方面的缺陷。

本申请的技术方案是：

一种热防护层，包括：

多个ysz原胞，以预定形式排列；

ni填充材料，在ysz原胞之间填充，形成光子晶体层。

根据本申请的至少一个实施例，预定形式为面心立方体结构。

根据本申请的至少一个实施例，预定形式为体心立方体结构。

根据本申请的至少一个实施例，预定形式为钻石结构。

根据本申请的至少一个实施例，预定形式为简单立方结构。

根据本申请的至少一个实施例，预定形式为钻石结构，光子晶体层大小为7×7×50，其晶格常数为0.25μm，其填充比为0.3。

根据本申请的至少一个实施例，载体，由ni基合金制造；光子晶体层覆盖在载体上。

附图说明

图1是本申请实施例提供的热防护层的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的ysz原胞面心立方体结构排列的示意图；

图3是本申请实施例提供的ysz原胞体心立方体结构排列的的示意图；

图4是本申请实施例提供的ysz原胞钻石结构排列的示意图；

图5是本申请实施例提供的ysz原胞面简单立方结构排列的示意图；

图6是本申请实施例提供的ysz原胞简单立方结构排列的光谱反射特性图；

图7是本申请实施例提供的ysz原胞简单立方结构排列500℃时光谱辐射力分布图；

图8是本申请实施例提供的ysz原胞简单立方结构排列1000℃时光谱辐射力分布图；

其中：

1-ysz原胞；2-ni填充材料；3-载体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图1至图8对本申请做进一步详细说明。

一种热防护层，包括：

多个ysz原胞1，以预定形式排列；

ni填充材料2，在ysz原胞1之间填充，形成光子晶体层。

对于上述实施例公开的热防护层，本领域技术人员可以理解的是，该防护层由ysz(氧化钇)及ni材料制作，该两种材料具有较好的热稳定性，均可在1200℃保持良好的性能，可在高温环境下工作，能够满足高温使用的要求，其中，ysz为陶瓷中隔热性材料，其于各温度段下导热率均在1.5w/m·k，ni材料作为高温承载，光子晶体层以反射的方式阻隔热辐射传递，集辐射热防护与热沉热防护与一体，能够实现较好的热防护效果。

此外，上述实施例公开的热防护层中，光子晶体层存在光子局域、禁带，其可针外界辐射波段通过改变ysz原胞的尺寸、填充率等面提升反射率，以反射的方式阻隔热辐射，以反射的方式阻隔热辐射，进而能够增强其辐射热防护效果。

在一些可选的实施例中，预定形式为面心立方体结构，光子晶体层的ysz原胞1分布在立方体的八个角和六个面的中心，如图2所示。

在一些可选的实施例中，预定形式为体心立方体结构，光子晶体层的ysz原胞1中一个位于立方体的中心，八个位于立方体的八个角，如图3所示。

在一些可选的实施例中，预定形式为钻石结构，光子晶体层相邻的四个ysz原胞1成正四面体的结构，如图4所示。

在一些可选的实施例中，预定形式为简单立方结构，光子晶体层晶胞中含有一个ysz原胞1，立方体模型的八个顶点上各含有ysz原胞1的八分之一，如图5所示，ysz原胞1以该种形式排列，所形成的结构简单，具有较小的密度，便于制造，产生的光子禁带较宽。

在一些可选的实施例中，预定形式为钻石结构，光子晶体层大小(ysz原胞1在相互垂直的x、y、z方向的排列数目)为7×7×50，其晶格常数((相邻ysz原胞1的间距))为0.25μm，其填充比(光子层中ysz原胞1所占体积分数)为0.3。

上述实施例公开的热防护层的光谱反射特性如图6所示，其全反射波段集中在1.7～2.3μm和3.5～6μm两个区域，整体带宽约为3.1μm，其反射率在0.85以上的区域，基本覆盖了0.1～7μm波段范围；

上述实施例公开的热防护层在500℃时光谱辐射力分布图如图7所示，其中阴影部分代表光子晶体禁止的辐射波段，该范围内的辐射力占总辐射力的比值为50.8％，在该工况下，入射辐射能由50.8％的能量被光子晶体完全反射禁止；

上述实施例公开的热防护层在1000℃时光谱辐射力分布图如图8所示，其中阴影部分代表光子晶体禁止的辐射波段，该范围内的辐射力占总辐射力的比值为57.6％。在该工况下，入射辐射能由57.6％的能量被光子晶体完全反射禁止。

已知的是，外界环境在500～1000℃时，其主要辐射波段位于2.9～5.8μm，上述实施例公开的热防护层，可将外界环境在500～1000℃时位于1.7～2.3μm和3.5～6μm范围内辐射波段反射，将其余辐射波段反射禁止，以此能够具有较好的热防护效果。

在一些可选的实施例中，载体3，该载体可以是飞机的外蒙皮，其由ni基合金制造；光子晶体层覆盖在载体3上。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。