本發明涉及熱防護，尤其涉及一種含復合相變材料的分形結構功能一體化熱防護系統。
背景技術：
1、當飛行器高速飛行時，由于激波壓縮、邊界層摩擦和絕熱滯止效應等作用，蒙皮表面及其附近溫度快速上升；急劇升高的氣動熱會引發材料失效、機體機構變形、電子系統故障和通信中斷等問題，為了維持飛行器整體或局部氣動外形穩定及內部電子設備和人員在允許的溫度范圍內正常工作，發展一種高效可靠的高速飛行器氣動熱防護系統具有重要意義。
2、傳統波紋板式一體化熱防護系統集承載與防熱功能于一身，具有較高的結構效率，符合未來飛行器輕量化、低冗余、多功能的設計理念，但存在著熱短路問題；即熱量總是會通過熱導率較高的腹板結構傳遞到飛行器內部，導致內部環境溫度升高和溫度不均勻性加劇。
3、相變材料具有潛熱大、密度低、體積變化小等特點，可作為吸熱材料緩解一體化熱防護系統的熱短路問題，從而大幅提升一體化熱防護系統的防隔熱性能；然而，常見相變材料雖能通過相變潛熱吸收熱量，但存在導熱性低，相變溫度窄，其次溫度過高時容易產生相變材料泄露等問題，因此，本發明提出一種含復合相變材料的分形結構功能一體化熱防護系統以解決現有技術中存在的問題。
技術實現思路
1、針對上述問題，本發明的目的在于提出一種含復合相變材料的分形結構功能一體化熱防護系統，該含復合相變材料的分形結構功能一體化熱防護系統通過改性低熔點金屬基合金的納米潤濕效應與膨脹石墨的微米級骨架的協同作用，構建“合金-石墨”雙級導熱網絡，導熱系數大幅提升，可以將分形結構腹板的熱量快速傳遞到復合相變材料中進行存儲，不會出現熱短路的問題，提高了熱防護性能和溫度均勻性，為飛行器在氣動加熱嚴重的環境中安全飛行提供了可靠的保障。
2、為實現本發明的目的，本發明通過以下技術方案實現：一種含復合相變材料的分形結構功能一體化熱防護系統，包括外板和內板，所述外板內側固定設有分形結構腹板，所述分形結構腹板下側固定設有內板，所述外板和內板之間的分形結構腹板上固定設有中間隔板，所述中間隔板與外板之間的空腔填充有隔熱材料，所述中間隔板與內板之間的空腔填充有復合相變材料。
3、進一步改進在于：所述外板、中間隔板和內板之間相互平行設置并由分形結構腹板支撐固定。
4、進一步改進在于：所述分形結構腹板由外向內呈葉脈狀分布且相鄰分形結構腹板之間相互平行，所述分形結構腹板為分支形波紋板式結構。
5、進一步改進在于：所述外板、內板、分形結構腹板和中間隔板均為碳化硅或高溫合金采用3d打印一體化成型。
6、進一步改進在于：所述隔熱材料為氣凝膠，密度為220kg/m3，比熱容為500j/kg·k，導熱率為0.02w/m·k。
7、進一步改進在于：所述復合相變材料導熱率為2.31w·m-1·k-1，潛熱152.1-207.2kj/kg，泄露率＜7％。
8、進一步改進在于：所述復合相變材料由75-95wt％的石蠟、5wt％的膨脹石墨和0-20wt％的改性低熔點金屬基合金構成。
9、進一步改進在于：所述石蠟相變溫度為42℃，潛熱為207.1j/g；所述膨脹石墨純度≥99％，所述改性低熔點金屬基合金由50wt％的鉍、25wt％的錫、12.5wt％的鎘和12.5wt％鉻組成，熔點為70℃。
10、本發明的有益效果為：本發明通過改性低熔點金屬基合金的納米潤濕效應與膨脹石墨的微米級骨架的協同作用，構建“合金-石墨”雙級導熱網絡，導熱系數大幅提升，可以將分形結構腹板的熱量快速傳遞到復合相變材料中進行存儲，使得系統中的溫度可以均勻的分布，不會出現熱短路的問題；
11、本發明利用分形結構比強度高、表面積大的特點，與復合相變材料大面積接觸，能夠對分形結構腹板傳遞來的熱量進行快速的吸收存儲，傳遞到飛行器內部的熱量梯度減少，提高了熱防護性能和溫度均勻性，為飛行器在氣動加熱嚴重的環境中安全飛行提供了可靠的保障。
1.一種含復合相變材料的分形結構功能一體化熱防護系統，其特征在于：包括外板(1)和內板(2)，所述外板(1)內側固定設有分形結構腹板(4)，所述分形結構腹板(4)下側固定設有內板(2)，所述外板(1)和內板(2)之間的分形結構腹板(4)上固定設有中間隔板(3)，所述中間隔板(3)與外板(1)之間的空腔填充有隔熱材料(5)，所述中間隔板(3)與內板(2)之間的空腔填充有復合相變材料(6)。
2.根據權利要求1所述的一種含復合相變材料的分形結構功能一體化熱防護系統，其特征在于：所述外板(1)、中間隔板(3)和內板(2)之間相互平行設置并由分形結構腹板(4)支撐固定。
3.根據權利要求1所述的一種含復合相變材料的分形結構功能一體化熱防護系統，其特征在于：所述分形結構腹板(4)由外向內呈葉脈狀分布且相鄰分形結構腹板(4)之間相互平行，所述分形結構腹板(4)為分支形波紋板式結構。
4.根據權利要求1所述的一種含復合相變材料的分形結構功能一體化熱防護系統，其特征在于：所述外板(1)、內板(2)、分形結構腹板(4)和中間隔板(3)均為碳化硅或高溫合金采用3d打印一體化成型。
5.根據權利要求1所述的一種含復合相變材料的分形結構功能一體化熱防護系統，其特征在于：所述隔熱材料(5)為氣凝膠，密度為220kg/m3，比熱容為500j/kg·k，導熱率為0.02w/m·k。
6.根據權利要求1所述的一種含復合相變材料的分形結構功能一體化熱防護系統，其特征在于：所述復合相變材料(6)導熱率為2.31w·m-1·k-1，潛熱152.1-207.2kj/kg，泄露率＜7％。
7.根據權利要求1所述的一種含復合相變材料的分形結構功能一體化熱防護系統，其特征在于：所述復合相變材料(6)由75-95wt％的石蠟、5wt％的膨脹石墨和0-20wt％的改性低熔點金屬基合金構成。
8.根據權利要求7所述的一種含復合相變材料的分形結構功能一體化熱防護系統，其特征在于：所述石蠟相變溫度為42℃，潛熱為207.1j/g；所述膨脹石墨純度≥99％，所述改性低熔點金屬基合金由50wt％的鉍、25wt％的錫、12.5wt％的鎘和12.5wt％鉻組成，熔點為70℃。