一种框架蜂窝结构、蜂窝夹层结构及纤维填充式防护构型.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111645884A(43)申请公布日2020.09.11(21)申请号202010551374.8(22)申请日2020.06.17(71)申请人中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所地址621051四川省绵阳市二环路南段6号(72)发明人柯发伟罗庆黄洁蒋伟(74)专利代理机构北京格允知识产权代理有限公司11609代理人李亚东(51)Int.Cl.B64G1/52(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图8页(54)发明名称一种框架蜂窝结构、蜂窝夹层结构及纤维填充式防护构型(57)摘要本发明涉及航天器防护技术领域，尤其涉及一种框架蜂窝结构、蜂窝夹层结构及纤维填充式防护构型。框架蜂窝结构包括多个蜂窝芯格，所述蜂窝芯格的每个壁面的中心位置均具有一个贯穿所述壁面的矩形孔，所述矩形孔的边与所述壁面的边平行设置，形成结构对称的框架式壁面，能够有效解决蜂窝结构因沟道效应而不利碎片云扩散的问题，同时使蜂窝结构具有相对高的结构强度。蜂窝夹层结构，其蜂窝芯使用框架蜂窝结构，在保证相应结构强度的同时，能够有效解决蜂窝结构因沟道效应而不利碎片云扩散的问题，起到更好的支撑和防护效果。纤维填充式防护构型利用框架蜂窝结构对纤维填充层进行支撑和固定，起到更好的支撑和防护效果，并至少可减轻其附加重量50％。CN111645884ACN111645884A权利要求书1/1页1.一种框架蜂窝结构，包括多个蜂窝芯格，其特征在于：所述蜂窝芯格的每个壁面的中心位置均具有一个贯穿所述壁面的矩形孔，所述矩形孔的边与所述壁面的边平行设置，形成结构对称的框架式壁面。2.根据权利要求1所述的框架蜂窝结构，其特征在于：所述蜂窝芯格横截面为正六边形、菱形或矩形。3.根据权利要求1所述的框架蜂窝结构，其特征在于：所述矩形孔的水平方向的宽度a1与壁面的水平方向的宽度a的比值范围为0.8～0.95；和/或所述矩形孔的竖直方向的长度h1与壁面的竖直方向的长度h的比值范围为0.8～0.95。4.根据权利要求1-3任一项所述的框架蜂窝结构，其特征在于：所述框架蜂窝结构的材质为铝、钛合金、玻璃钢、芳纶纸、普通纸、牛皮纸或石墨纤维。5.一种蜂窝夹层结构，其特征在于：包括如权利要求1-4任一项所述的框架蜂窝结构，所述框架蜂窝结构的上下两端各粘接有一蒙皮。6.根据权利要求5所述的蜂窝夹层结构，其特征在于：所述蒙皮的材质为铝、钛合金、玻璃钢或石墨纤维。7.一种纤维填充式防护构型，位于缓冲屏和航天器舱壁之间，包括固定支撑部和纤维填充层，其特征在于：所述固定支撑部为权利要求1-4任一项所述的框架蜂窝结构，所述纤维填充层设置在所述框架蜂窝结构靠近所述缓冲层的一端，且所述纤维填充层与缓冲层之间具有间隔。8.根据权利要求7所述的蜂窝夹层结构，其特征在于：所述纤维填充层为多层交替放置的陶瓷纤维布和芳纶纤维布。2CN111645884A说明书1/4页一种框架蜂窝结构、蜂窝夹层结构及纤维填充式防护构型技术领域[0001]本发明涉及航天器防护技术领域，尤其涉及一种框架蜂窝结构、蜂窝夹层结构及纤维填充式防护构型。背景技术[0002]为了确保在轨航天器的安全运行，需要开展抗空间碎片撞击防护。蜂窝夹层结构由于其较高的强度重量比和可设计性在航天器上广泛用于防护构型中，在航天器上用作支撑结构及防护结构，相同面密度的蜂窝夹芯板较Whipple结构撞击能量吸收与耗散特性差，究其原因，蜂窝芯格对碎片云的沟道效应不利于碎片云的扩散，会造成航天舱壁的后墙穿孔损伤加重。[0003]传统的Whipple防护构型由间隔设置的缓冲屏和航天器舱壁组成，目前广泛使用的纤维填充式防护构型，它是在Whipple防护构型的缓冲屏和航天器舱壁之间增加纤维填充层，并使用铝合金框架固定和支撑，具有较高的附加重量。而采用传统蜂窝结构作为纤维填充层的固定及支撑结构虽然可降低纤维填充层35％的附加结构重量，但蜂窝芯格对碎片云有汇聚作用，会造成航天器舱壁穿孔损伤加重。发明内容[0004]本发明的目的是为解决现有航天器支撑结构或防护结构中因传统蜂窝结构的沟道效应不利于碎片云的扩散，会造成航天舱壁的后墙穿孔损伤加重的问题，提供一种框架蜂窝结构、蜂窝夹层结构及纤维填充式防护构型。[0005]为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种框架蜂窝结构，包括多个蜂窝芯格，蜂窝芯格的每个壁面的中心位置均具有一个贯穿壁面的矩形孔，矩形孔的边与壁面的边平行设置，形成结构对称的框架式壁面。[0006]优选地，蜂窝芯格横截面为正六边形、菱形或矩形。[0007]优选地，矩形孔的水平方向的宽度a1与壁面的水平方向的宽度a的比值范围为0.8～0.95；和/或[0008]矩形孔的竖直方向的长度h1与壁面的竖直方