一种飞行器天线罩连接结构的制作方法

1.本发明涉及高超声速飞行器的头罩及热防护技术领域，具体涉及一种飞行器天线罩连接结构。


背景技术：

2.高超声速飞行器飞行过程中，天线罩主要用于保护导引头，使其具备合适的使用温度环境，以满足有效的电气性能。由于天线罩位于飞行器的头部，所承受的气动力和气动加热最大，设计中要求其在保证有效电气性能的前提下能同时满足静强度和热强度要求。由于耐高温性能好、高温强度高、介电性能优良，复合石英或氮化硅陶瓷作为天线罩材料得以广泛应用。但是陶瓷材料和后部金属舱体材料之间的载荷传递是设计中的难题，也是造成天线罩出现破坏的主要原因之一。
3.通常天线罩采用粘接低膨胀合金形成完整结构来与后部舱体进行连接，实现头部载荷的传递。粘接工艺复杂，随机性较大，脱粘不可控，粘接均匀性受限，且胶粘剂很难适用于超过200℃的使用环境，给天线罩在高超声速武器领域的使用造成了较大难题。
4.目前，现有技术中采用改变粘接剂类型或通过改良粘接剂提高其使用温度，但是这样的方式依然有脱落的风险。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种飞行器天线罩连接结构，能够解决现有技术中采用粘接剂类型或通过改良粘接剂提高其使用温度，但是依然有脱落风险的问题。
6.为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
7.本发明提供一种飞行器天线罩连接结构，包括：
8.天线罩，其包括用于与后部舱段连接的连接端，所述连接端的内壁周向间隔设有至少三个用于放置螺母的螺母孔，所述连接端内还设有与所述螺母孔连通并延伸至所述连接端的端面用于使隔热螺钉穿过的螺栓孔；
9.与各个所述螺母孔对应的螺母，所述螺母设在所述螺母孔内，并且所述螺母的尺寸与所述螺母孔的宽度和深度匹配；
10.与所述螺母对应的隔热螺钉，所述隔热螺钉用于穿过所述后部舱段上的连接孔和所述连接端上的螺栓孔与所述螺母连接，以将所述后部舱段和连接端连接。
11.在一些可选的方案中，所述天线罩内还设有隔热罩。
12.在一些可选的方案中，所述隔热罩包括两层罩设在一起的罩体。
13.在一些可选的方案中，两层所述罩体均呈杯状，开口均朝向所述连接端，并且两层所述罩体的侧壁紧贴，底部间隔设置。
14.在一些可选的方案中，两层所述罩体均为气凝胶制件。
15.在一些可选的方案中，所述连接端的端面上设有隔热垫。
16.在一些可选的方案中，所述隔热垫靠近所述连接端一侧设有用于卡设在所述连接端内侧的突起。
17.在一些可选的方案中，所述隔热垫的外径小于所述连接端的外径。
18.在一些可选的方案中，所述螺母外侧套有护套，且为铜制件。
19.在一些可选的方案中，所述隔热螺钉包括螺钉和隔热圈，所述隔热圈套设在所述螺钉上。
20.与现有技术相比，本发明的优点在于：在天线罩的连接端内壁周向间隔设有至少三个螺母孔，并在连接端上设置与螺母孔连接的螺栓孔，将螺母设置在对应的螺母孔内，并将穿过后部舱段上的连接孔和连接端上的螺栓孔与螺母连接，这就可以将后部舱段和连接端连接。采用隔热螺钉和螺母将后部舱段和天线罩连接，可以提高后部舱段和天线罩之间的连接强度，并且能够承受较高的温度。能够承受较大的交替载荷，并避免现有技术中采用粘接类型天线罩脱粘不可控及胶层高温碳化脱粘的风险，且耐长期高温、连接强度可靠。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例中飞行器天线罩连接结构的结构示意图；
23.图2为本发明实施例中天线罩与后部舱段连接处的结构示意图。
24.图中：1、天线罩；11、连接端；2、隔热螺钉；3、螺母；4、后部舱段；5、隔热罩；6、隔热垫；61、突起；7、护套。
具体实施方式
25.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
27.图1为本发明实施例中飞行器天线罩连接结构的结构示意图；图2为本发明实施例中天线罩与后部舱段连接处的结构示意图，如图1和图2所示，本发明提供一种飞行器天线罩连接结构，包括：天线罩1、螺母3和与螺母3对应的隔热螺钉2。其中，天线罩1包括用于与后部舱段4连接的连接端11，连接端11的内壁周向间隔设有至少三个用于放置螺母3的螺母孔，连接端11内还设有与螺母孔连通通并延伸至连接端11的端面用于使隔热螺钉2穿过的螺栓孔；螺母3与各个螺母孔对应并设在螺母孔内；隔热螺钉2用于穿过后部舱段4上的连接孔和连接端11上的螺栓孔与螺母3连接，以将后部舱段4和连接端11连接。
28.在将天线罩1连接至后部舱段4上时，在天线罩1的连接端11内壁周向间隔设有至少三个螺母孔，并在连接端11上设置与螺母孔连通的螺栓孔，将螺母3设置在对应的螺母孔内，并将穿过后部舱段4上的连接孔和连接端11上的螺栓孔与螺母3连接，这就可以将后部
舱段4和连接端11连接。并且隔热螺钉2和螺母3均采用耐高温的材料制件，采用隔热螺钉2和螺母3将后部舱段4和天线罩1连接，可以提高后部舱段4和天线罩1之间的连接强度，并且能够承受较高的温度。能够承受较大的交替载荷，并避免现有技术中采用粘接类型天线罩脱粘不可控及胶层高温碳化脱粘的风险，且耐长期高温、连接强度可靠。
29.在本例中，天线罩1上所开的螺母孔尽量小，满足螺母3放置空间即可，避免天线罩1承力能力削弱，螺母3的尺寸与天线罩1上所开的螺母孔宽度和深度匹配，避免天线罩承力能力削弱。
30.另外，在本例中，天线罩1的连接端11内壁周向间隔的螺母孔，是沿天线罩1的径向方向设置，间隔连接端11的端面设定距离，螺栓孔沿天线罩1的轴向方向设置，螺栓孔从螺母孔延伸至连接端11的端面位置。
31.此外，外层罩体，即天线罩1采用石英纤维增强复合石英陶瓷用于外层防热防烧蚀和承受外部的气动载荷，强度高达35mpa，韧性好，耐高温冲刷。
32.在一些可选的实施例中，天线罩1内还设有隔热罩5。本例中，天线罩1连接的后部舱段4为导引头，来自驻点和大面积的高温气动热将天线罩1内部空气温度加热，热空气除传导外还同时对导引头产生辐射加热。在天线罩1内设置隔热罩5可将部分热量阻隔在导引头外侧，避免对导引头产生过多的辐射加热。
33.在一些可选的实施例中，隔热罩5包括两层罩设在一起的罩体。在本实施例中，采用两层罩体形成隔热罩5的方式，将导引头与热空气经过两次隔绝后，能避免空气对导引头的高温热辐射，经过天线罩1外层罩和隔热罩5多重隔热后导引头处的空气温度可降低至56℃。
34.在一些可选的实施例中，两层罩体均呈杯状，开口均朝向连接端11，并且两层罩体的侧壁紧贴，底部间隔设置。
35.在本实施例中，通过将两层罩体设计成杯状，使两层罩体的侧壁紧贴，并使底部间隔设置，这样就可以使两层罩体之间形成一个空腔，空腔可以较好地将外部的热量阻隔。另外，两层罩体的开口均朝向连接端11，可在内层罩体与连接端11的端面之间也形成一个空腔，这样两层罩体即可形成两层空腔，起到更好阻隔热量的效果。另外，在其他的实施例中，还可以在两层罩体之间形成的空腔空腔内抽真空，以起到更好的隔热效果。
36.在一些可选的实施例中，两层罩体均为气凝胶制件。在本实施例中，气凝胶的导热系数为0.03w/(m
·
k)，罩体采用气凝胶制件，可以更好的阻隔外界的热量。
37.在一些可选的实施例中，连接端11的端面上设有隔热垫6。本实施例中，采用石英纤维增强树脂制作隔热垫6，相对陶瓷导热率更低，减小天线罩1和后部舱段4对接面热量传递，以降低后部舱段4内的温度。
38.在一些可选的实施例中，隔热垫6靠近连接端11一侧设有用于卡设在连接端11内侧的突起61。
39.在本实施例中，通过突起61将隔热垫6的整体卡设在连接端11上，可方便安装。
40.另外，结合采用两层罩体作为隔热罩5的方案，可将隔热罩5抵持在卡设在连接端11内部上的突起61上，进一步降低外界向后部舱段4内传递热量。安装时，隔热罩5与天线罩1内型面进行曲面定位后，采用隔热垫6的突起61直接压紧。
41.在一些可选的实施例中，隔热垫6的外径小于连接端11的外径。在本实施例中，将
隔热垫6的外径设计为小于连接端11的外径，可以使隔热垫6位于连接端11与后部舱段4连接处的内侧，既可以起到天线罩1向后部舱段4传递热量的作用，还可以保证天线罩1与后部舱段4之间的连接强度。
42.在一些可选的实施例中，螺母3外侧套有护套7。护套7为铜制件。在本实施例中，在螺母3外侧套设护套7，可减小受力过程中内嵌螺母2和天线罩1之间的接触应力，避免对天线罩1造成应力损伤。利用铜制材料对内嵌至天线罩1内的螺母3进行镀铜包裹，减小受力过程中内嵌至天线罩1内的螺母3和为陶瓷材料的天线罩1之间的接触应力；螺母3和护套7提供了前后对接面的传力路径，镀铜提供了更好的受力均匀性，避免集中应力对天线罩1造成损伤。
43.另外，本方案中，天线罩1的横截面最优为圆环型，螺母3采用不锈钢制作，成本低，数量为8个，对应的隔热螺钉2也为8个，螺栓孔和螺母孔也为8个，以提供更好的受力均匀性，通过内嵌到陶瓷制瓶的天线罩1的连接端11侧壁上，起到连接螺母的作用，能避免常用的天线罩1胶粘设计和昂贵的殷钢环连接方案；
44.在一些可选的实施例中，隔热螺钉2包括螺钉和隔热圈，隔热圈套设在螺钉上。隔热螺钉2采用螺钉和隔热圈制成，隔热螺钉2外侧的隔热圈在螺母3内部所占的面积尽量大，螺栓孔与螺钉之间也充满隔热圈，以减小对后部舱体的传热，尺寸m8，通过隔热垫6减小隔热螺钉2与后部舱段4的金属接触面积，减小隔热螺钉2向后部舱段4的热量传递。内嵌螺母式连接方式和隔热螺钉2能将后部舱段4对接面温度控制在190℃，后部舱段4的材料采用成熟的低成本铝合金、钛合金或碳纤维制成。
45.综上所述，本方案使用内嵌螺母和隔热螺钉式传力方式、内外罩体组合式隔热方式、隔热垫和隔热螺钉的热阻方式，克服了传统天线罩采用低密度膨胀合金和粘接脱粘的缺点，保证内部导引头的低温使用环境，保证天线罩在强度和温度满足长时间热力环境使用要求，同时对电磁场传输影响极小，实现了脆性陶瓷天线罩在长航时高超声速飞行器的可靠使用。
46.陶瓷材料作为天线罩保证天线信号传输的同时承受外部气动加热；隔热罩双层隔热保证导引头使用温度；内嵌螺母耐高温合金能承受较高温度，通过内嵌螺母的螺纹孔与后端结构进行连接，避免了常用的胶粘设计；护套减小内嵌螺母和陶瓷材料之间的接触应力；隔热垫用于减小对接面热量传递；隔热螺钉通过减少金属接触面减少热传递路径。使整个结构耐长期高温、连接强度可靠、隔热效果好，避免粘接类型天线罩脱粘不可控及胶层高温碳化脱粘的风险，可用于长航时高超声速飞行器，也可用于类似脆性材料和韧性材料之间的传力和隔热。
47.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的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技术的限制。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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
48.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将
一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
49.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。