本發(fā)明涉及材料學(xué)和機(jī)械學(xué)領(lǐng)域，尤其是一種復(fù)合材料電纜罩。

背景技術(shù)：

空間飛行器在大氣中高速飛行時(shí)，迎面氣流與飛行器會(huì)產(chǎn)生摩擦，使得艙體表面溫度升高，造成氣動(dòng)加熱。為了保護(hù)外表面跨艙段的電纜，多采用電纜罩的形式進(jìn)行保護(hù)。電纜罩處于艙體外表面凸出部位，氣動(dòng)加熱比其他部段嚴(yán)重，同時(shí)電纜罩內(nèi)部安裝有多種遙測(cè)設(shè)備和控制電纜，在艙體受到氣動(dòng)加熱時(shí)，電纜罩應(yīng)有良好的氣動(dòng)防熱性能，以保證設(shè)備具有良好的工作環(huán)境條件，不因高溫?fù)p壞而失效，因此電纜罩的設(shè)計(jì)原則首先是要進(jìn)行防熱材料的設(shè)計(jì)和選型，其次要具有合理的氣動(dòng)外形。

作為一種具有復(fù)雜型面的產(chǎn)品，如何確保滿足電纜罩的使用要求，不會(huì)因材料失效或型面交接處應(yīng)力過(guò)大產(chǎn)生裂縫，甚至影響內(nèi)部設(shè)備電纜的工作性能，是空間飛行器研制過(guò)程中要考慮的重要問(wèn)題。一般情況下電纜罩的材料多選用金屬材料，外表面噴涂防熱涂料。此類(lèi)電纜罩若設(shè)計(jì)得當(dāng)能取得一定的防熱效果，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，造價(jià)高昂，產(chǎn)品的一致性難以保證。有的采用鋼板加筋式結(jié)構(gòu)，質(zhì)量較重，機(jī)械加工復(fù)雜，通用性不好。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種復(fù)合材料電纜罩，成本低廉，加工工藝性好，質(zhì)量較輕，產(chǎn)品一致性容易保證，而且可以適用于不同結(jié)構(gòu)形式的飛行器。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種復(fù)合材料電纜罩，包括前罩體、前橡膠墊、中罩、后罩體和后橡膠墊。

以飛行器前進(jìn)方向?yàn)榍岸耍龅那罢煮w為薄殼式結(jié)構(gòu)，厚度為4～6mm，前端為流線型曲面，側(cè)邊為向外側(cè)凸起的安裝面，用于連接飛行器；所述的后罩體為薄殼式結(jié)構(gòu)，厚度為4～6mm，后端為流線型曲面，側(cè)邊為向外側(cè)凸起的安裝面，用于連接飛行器；所述的中罩為厚4～6mm的槽形件，兩端分別連通前罩體的后端以及后罩體的前端；所述的前橡膠墊安裝在前罩體與飛行器之間，密封前罩體的前端及兩側(cè)，厚度為2～5mm；所述的后橡膠墊安裝在前罩體與飛行器之間，厚度為2～5mm，后橡膠墊的后端開(kāi)有豁口，用于保持整個(gè)電纜罩內(nèi)外的氣壓平衡。

所述的前罩體、中罩和后罩體的材質(zhì)為高硅氧/酚醛玻璃布或碳/酚醛布；所述的前橡膠墊和后橡膠墊的材質(zhì)為硅橡膠涂覆織物或硅橡膠玻璃布。

所述的前罩體經(jīng)過(guò)預(yù)浸料然后鋪層模壓成形，或者采用編織成形與樹(shù)脂傳遞模塑法成形；所述的中罩采用鋪層加壓固化成形。

所述的前罩體與前橡膠墊之間、后罩體與后橡膠墊采用室溫硫化硅橡膠GD414或硅橡膠703粘接。

所述的前罩體、中罩和后罩體之間的對(duì)接縫采用室溫硫化硅橡膠GD414進(jìn)行密封處理。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用模具成型準(zhǔn)確；

(2)安裝使用方便，可靠性高；

(3)對(duì)零件主要尺寸的精度要求不高，普通生產(chǎn)條件下即可滿足要求，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是前罩體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是前橡膠墊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是中罩的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是后罩體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是后橡膠墊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1-前罩體，2-前橡膠墊，3-中罩，4-后罩體，5-后橡膠墊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施例。

本發(fā)明提供的復(fù)合材料電纜罩是一種具有復(fù)雜流線曲面的結(jié)構(gòu)件，安裝在空間飛行器外表面，用來(lái)保護(hù)通過(guò)空間飛行器外表面的電纜，使電纜不受氣動(dòng)力及氣動(dòng)加熱影響。這種復(fù)合材料電纜罩能大大減少加工環(huán)節(jié)，去掉噴涂防熱涂料環(huán)節(jié)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕結(jié)構(gòu)重量，又具備在高溫下長(zhǎng)時(shí)間工作的特性，能同時(shí)滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和熱環(huán)境要求。

為了在飛行器外表面方便地安裝復(fù)合材料電纜罩，同時(shí)也滿足工藝的可加工性，本發(fā)明提供的分段式復(fù)合材料電纜罩如圖1所示，由前罩體1、前橡膠墊2、中罩3、后罩體4和后橡膠墊5組成。前罩體1為薄殼式結(jié)構(gòu)，前端為流線型曲面，側(cè)邊為安裝面，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。前罩體1的厚度為4～6mm，安裝面上可加工8～10個(gè)沉頭孔，用規(guī)格為M5、M6或M8的螺釘與飛行器連接。前罩體1可以采用高硅氧/酚醛玻璃布或碳/酚醛布，經(jīng)過(guò)預(yù)浸料然后鋪層模壓成形，也可以采用編織成型與樹(shù)脂傳遞模塑法成形。前橡膠墊2厚度為2～5mm，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。材料可采用硅橡膠涂覆織物或硅橡膠玻璃布，具有較好的柔性和耐燒蝕性，用在這里起到密封作用，保護(hù)電纜罩內(nèi)的電纜。前罩體1與前橡膠墊2可以用室溫硫化硅橡膠GD414或硅橡膠703粘接。中罩3為4～6mm厚的槽形件，見(jiàn)圖4?？刹捎酶吖柩?酚醛玻璃布或碳/酚醛布，經(jīng)過(guò)手工鋪層加壓固化成形。中罩3的安裝面上可加工16～20個(gè)通孔，用規(guī)格為M5、M6或M8的螺釘與飛行器連接。后罩體4采用與前罩體1完全相同的結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5。后橡膠墊5厚度為2～5mm，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6。材料可采用硅橡膠涂覆織物或硅橡膠玻璃布，后橡膠墊5與前橡膠墊1的區(qū)別在于后部開(kāi)有一個(gè)20mm的豁口，用于保持整個(gè)電纜罩內(nèi)外的氣壓平衡。

本發(fā)明的電纜罩裝配方法是：前罩體1和粘接好的前橡膠墊2用8個(gè)螺釘固定在飛行器艙體上，中罩3用18個(gè)螺釘固定在飛行器艙體外表面的9對(duì)中罩固定支座上，后罩體4和粘接好的后橡膠墊5用8個(gè)螺釘固定在飛行器艙體上，之后用室溫硫化硅橡膠GD414對(duì)罩體之間的對(duì)接縫進(jìn)行密封處理。

在某空間飛行器電纜罩的研制過(guò)程中，總體對(duì)電纜罩氣動(dòng)加熱的要求非常嚴(yán)酷，要求電纜罩能承受主動(dòng)段飛行時(shí)的氣動(dòng)加熱，其防熱結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的熱穩(wěn)定性，其中電纜罩前端頭部瞬時(shí)環(huán)境溫度最高1160℃，主要環(huán)境溫度為600℃。通過(guò)對(duì)復(fù)合材料和曲面結(jié)構(gòu)形式的分析計(jì)算，將電纜罩設(shè)計(jì)成如圖1所示的結(jié)構(gòu)形式。電纜罩為分段式組合形式，由前罩體1、前橡膠墊2、中罩3、后罩體4和后橡膠墊5組成。前罩體1為薄殼式結(jié)構(gòu)，前端為流線型曲面，側(cè)邊為安裝面，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。前罩體1的厚度為4㎜，長(zhǎng)度為300mm，寬度為90mm，高度為25mm，安裝面上加工了8個(gè)Φ5.5mm的沉頭孔，用8個(gè)M5的螺釘(標(biāo)準(zhǔn)件)固定在飛行器艙體上。前罩體1采用高硅氧/酚醛玻璃布經(jīng)過(guò)預(yù)浸料鋪層模壓成形。前橡膠墊2厚度為2mm，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。材料采用硅橡膠玻璃布，用在這里起到密封作用。前罩體1與前橡膠墊2用室溫硫化硅橡膠GD414粘接。中罩3為4mm厚的槽形件，長(zhǎng)度為2700mm，寬度為90mm，高度為26mm，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。采用高硅氧/酚醛玻璃布經(jīng)過(guò)手工鋪層加壓固化成形。中罩3的安裝面上加工了16個(gè)Φ5.5mm的通孔，用規(guī)格為M5螺釘(標(biāo)準(zhǔn)件)固定在飛行器艙體支座上。后罩體4采用與前罩體1完全相同的材料和結(jié)構(gòu)形式，長(zhǎng)度為270mm，寬度為90mm，高度為25mm，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5。后橡膠墊5厚度為2mm，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6。材料采用硅橡膠玻璃布，在后部開(kāi)有一個(gè)20mm的豁口，用于保持整個(gè)電纜罩內(nèi)外的氣壓平衡。整個(gè)電纜罩通過(guò)32個(gè)M5×20的螺釘(標(biāo)準(zhǔn)件)安裝在飛行器外表面。

經(jīng)過(guò)飛行器真實(shí)的飛行試驗(yàn)后，測(cè)得電纜罩前端弧面內(nèi)表面的溫度為225℃，滿足了總體要求的電纜工作溫度必須低于300℃的要求。從飛行試驗(yàn)成功的結(jié)果可以看出，作為一個(gè)承力/防熱結(jié)構(gòu)件，復(fù)合材料電纜罩在整個(gè)飛行過(guò)程中未發(fā)生結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、斷裂、破壞等情況，完全經(jīng)受住了飛行試驗(yàn)真實(shí)氣動(dòng)環(huán)境和熱環(huán)境的考核，充分驗(yàn)證了該復(fù)合材料電纜罩的技術(shù)可行性和可靠性。