電纜-整流罩組件內(nèi)表面的涂覆工藝與性能

黨文偉， 李曉升

(中國空空導(dǎo)彈研究院， 河南 洛陽 471009)

0 前 言

電纜-整流罩組件由電纜和電纜整流罩組成，覆蓋于飛行器艙段外側(cè)，對(duì)整個(gè)飛行器的性能和使用壽命起到十分重要的保障作用[1]。 通常飛行器以4～6 馬赫高速飛行時(shí)，外部溫度短時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到500 ℃，加之高速高壓沖刷氣流等惡劣服役環(huán)境，大量的氣動(dòng)載荷和熱載荷作用于電纜-整流罩組件上，對(duì)其內(nèi)部的電纜、電氣接插件電路器件的正常工作造成巨大影響[2]。為保證組件內(nèi)各電子器件的正常工作，需要對(duì)電纜整流罩進(jìn)行隔熱防護(hù)[3]。

目前，電纜整流罩表面隔熱防護(hù)是通過外表面噴涂隔熱涂層進(jìn)行，由于隨著飛行馬赫數(shù)的不斷提高，高超聲速飛行已成常態(tài)，外表面隔熱涂層難以隔絕氣動(dòng)熱載荷產(chǎn)生的全部熱量，為了減少向內(nèi)部傳遞的過高的熱量，需要對(duì)電纜整流罩內(nèi)表面噴涂?jī)?nèi)隔熱層。 同時(shí)為了避免裝配時(shí)內(nèi)部電子器件間的相互電磁干涉，需要對(duì)電纜進(jìn)行灌封固定。

本工作采用噴涂?jī)?nèi)隔熱層、電纜固定、電纜灌封的工藝流程，形成了一套電纜-整流罩組件內(nèi)表面涂覆工藝，并對(duì)涂覆成型的電纜-整流罩組件性能進(jìn)行測(cè)試。

1 涂覆工藝

1.1 噴涂?jī)?nèi)隔熱層

電纜整流罩的內(nèi)表面隔熱通過噴涂航天材料及工藝研究所研制的TR-37 防熱涂料(DqJT1150-2014)形成內(nèi)隔熱層來實(shí)現(xiàn)。 TR-37 是一種以硅酮樹脂為成膜物、添加耐熱性強(qiáng)的復(fù)合金屬氧化物作為無機(jī)填料的雙組分輕質(zhì)防熱涂料[4]，其主要性能參數(shù)如表1所示。

表1 TR-37 防熱涂料主要性能參數(shù)Table 1 Main performance parameters of TR-37 heat resistant coating

噴涂TR-37 形成的隔熱層不僅具有低密度、高強(qiáng)度及良好的柔韌性，并且其長(zhǎng)期耐熱溫度可達(dá)400 ℃以上，具有優(yōu)異的隔熱性能。

噴涂?jī)?nèi)隔熱層工藝路線如下:清洗→保護(hù)→噴涂→打磨。

(1)清洗 使用丙酮將電纜整流罩內(nèi)表面油污清洗干凈，使用TR-37 防熱涂料專用稀釋劑進(jìn)行二次清洗。

(2)保護(hù) 對(duì)電纜整流罩外表面、孔、槽、端口隔熱涂料非噴涂部位進(jìn)行掩蔽保護(hù)。

(3)噴涂 將防熱涂料A、B、C 組分按配比稱量并混合均勻，對(duì)待噴涂區(qū)域進(jìn)行噴涂(黏度18～25 s，氣壓0.2～0.4 MPa)。

(4)打磨 用180～400 號(hào)砂紙將固化后的防熱涂層表面打磨平整。

電纜整流罩內(nèi)表面噴涂TR-37 防熱涂料后，其內(nèi)隔熱層噴涂效果如圖1 所示。 電纜整流罩內(nèi)表面隔熱層經(jīng)打磨后色澤一致，表面平整、均勻、連續(xù)，無明顯的孔洞、凸起、凹陷等異?，F(xiàn)象。

圖1 電纜整流罩內(nèi)表面隔熱層Fig. 1 Thermal insulation layer on inner surface of cable-fairn

1.2 電纜固定

為了避免電纜-整流罩組件經(jīng)受較高氣動(dòng)載荷時(shí)，內(nèi)部電纜會(huì)隨組件震動(dòng)而發(fā)生移位、脫落，對(duì)內(nèi)部電子器件產(chǎn)生干涉并影響其正常工作，需要對(duì)組件內(nèi)部的電纜進(jìn)行固定。 目前，電纜固定的方式有粘接電纜、浸漬電纜2 種形式。

1.2.1 粘接電纜

粘接電纜是通過采用 GD - 414 膠粘劑(Q/20194000-7.131-2009)將電纜牢固粘接在電纜整流罩內(nèi)表面隔熱涂層上。 GD-414 是一種室溫硫化硅橡膠膠粘劑，其對(duì)多種金屬、非金屬都有較好的粘接性，具有粘合強(qiáng)度高、耐冷熱沖擊好、兼容性優(yōu)良、工藝操作簡(jiǎn)單、成本低廉等特性[5，6]，其主要性能參數(shù)如表2所示。

表2 GD-414 膠粘劑主要性能參數(shù)Table 2 Main performance parameters of GD-414 adhesive

粘接電纜的工藝路線如下:清洗→粘接。

(1)清洗 使用丙酮將電纜粘接區(qū)域表面油污清洗干凈。

(2)粘接 將GD-414 膠粘劑按需稱量配制，依據(jù)電纜長(zhǎng)度采取間隔粘接的形式在內(nèi)隔熱層表面涂覆GD-414 膠粘劑對(duì)電纜進(jìn)行粘接。

粘接后的電纜與電纜整流罩內(nèi)隔熱層通過膠粘劑緊密相連，電纜粘貼規(guī)整，基本無折彎、扭曲。

1.2.2 浸漬電纜

浸漬電纜是通過將電纜浸漬在TR-37 防熱涂料中，隨著防熱涂料的固化過程逐漸達(dá)到對(duì)電纜的固定作用。 TR-37 防熱涂料不僅耐高溫性能優(yōu)異，而且具有一定的粘接性能。

浸漬電纜的工藝路線如下:清洗→流涂→預(yù)壓。

(1)清洗 依次使用丙酮、TR-37 防熱涂料專用稀釋劑將電纜浸漬區(qū)域表面油污清洗干凈。

(2)流涂 TR-37 防熱涂料各組分按低黏度(涂4 10～15 s)配比稱量并混合均勻，將涂料傾倒入限位工裝內(nèi)，涂料流平整個(gè)浸漬區(qū)域。

(3)預(yù)壓 將電纜放置于涂料中，電纜上方采用工裝預(yù)壓。

電纜整流罩內(nèi)隔熱層浸漬電纜后電纜平鋪于電纜整流罩內(nèi)隔熱層表面，兩者結(jié)合間隙無明顯多余氣泡，電纜整體被TR-37 防熱涂料完全覆蓋，未見折彎、扭曲現(xiàn)象。

粘接電纜、浸漬電纜分別作為不同的電纜固定形式，其特點(diǎn)各不相同。 粘接電纜工藝采用粘接力強(qiáng)的GD-414 膠粘劑，可以將電纜牢固地粘接在內(nèi)隔熱層表面。 同時(shí)，由于采用間隔粘接的形式導(dǎo)致電纜部分區(qū)域未與內(nèi)隔熱層表面完全貼合。 浸漬電纜工藝采用先流涂后浸漬的形式保證了電纜與內(nèi)隔熱層結(jié)合界面貼合緊密，同時(shí)采用工裝預(yù)壓方式有效避免了電纜的折彎、翹曲現(xiàn)象。 此外，浸漬選用的涂料與隔熱層成型材料一致，確保了兩者之間的結(jié)合力。

1.3 電纜灌封

電纜灌封采用TR-37 防熱涂料作為灌封材料，相比環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂、聚氨酯等常用膠粘劑(密度＞1 g/cm3)，其不僅滿足輕量化及粘接性要求，并且由于電纜整流罩內(nèi)表面隔熱涂層與電纜灌封所用材料一致，兩者的相容性更強(qiáng)，可以有效避免灌封體脫粘、開裂等現(xiàn)象的發(fā)生。

電纜灌封的工藝路線如下:清洗→刮涂→修整。

(1)清洗 依次使用丙酮、TR-37 防熱涂料專用稀釋劑將電纜灌封區(qū)域表面油污清洗干凈。

(2)刮涂 將TR-37 防熱涂料各組分按高黏度(涂4 30～35 s)配比稱量并混合均勻，使用刮板將涂料刮涂于電纜灌封區(qū)域。

(3)修整 對(duì)灌封體表面的缺陷進(jìn)行修整。

電纜灌封TR-37 防熱涂料后，電纜整流罩內(nèi)側(cè)灌封體規(guī)整，非灌封部位表面清潔、無多余物及污染痕跡。 灌封體的膠層平整、連續(xù)，無裂紋、疏松、孔洞等缺陷，灌封體表面無電纜外漏、脫粘、翹起等異常情況。

2 性能測(cè)試

電纜-整流罩組件涂覆成型后對(duì)組件的相關(guān)性能進(jìn)行測(cè)試，其性能測(cè)試結(jié)果如表3 所示。 電纜整流罩內(nèi)表面防熱涂層的剪切強(qiáng)度為0.8 MPa，內(nèi)側(cè)灌封體硬度邵氏.A 為32，拉伸延伸率為13%，各通道間信號(hào)導(dǎo)通電阻小于0.5 Ω，絕緣電阻大于50 MΩ，漏電流小于1 mA，符合性能設(shè)計(jì)要求。

表3 電纜-整流罩組件性能測(cè)試結(jié)果Table 3 Performance test results of cable-fairn assembly

3 結(jié) 語

電纜-整流罩組件涂覆工藝采用噴涂?jī)?nèi)表面隔熱涂層、電纜固定、電纜灌封等工藝流程可以獲得涂層外觀良好、灌封體規(guī)整連續(xù)的產(chǎn)品。 同時(shí)，組件涂覆成型后的性能測(cè)試結(jié)果均符合指標(biāo)要求。 該涂覆工藝可以實(shí)現(xiàn)電纜整流罩內(nèi)表面的高效隔熱防護(hù)、電纜的有效固定，滿足電纜-整流罩組件的隔熱、固定、減重等性能設(shè)計(jì)要求。