发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种带支撑的高低温连接结构设计，不仅满足加载外载荷的强度要求，也能有效缓解因热膨胀引起的热应力问题。由于高速飞行器具有对称性，本发明中所设计的高低温连接件为左右对称结构。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种拱形带支撑的高低温连接结构，为左右对称结构，左右结构相同，均包括主级支撑梁、次级弧部支撑梁2、次级底部支撑梁3、拱形连接梁4、尾端支撑梁5、支撑梁外伸侧螺栓脚6、支撑梁外伸侧螺栓台7、无支撑梁外伸侧螺栓脚8。支撑梁外伸侧螺栓脚6、支撑梁外伸侧螺栓台7位于高温端，无支撑梁外伸侧螺栓脚8位于低温端。

所述的两个主级支撑梁1为长条状结构，方向一致且均与竖直方向成一定角度，两个主级连接梁1的两端相互连接，围成一个矩形，起到相互抑制变形的作用。所述每个主级支撑梁1的上端连接一个次级弧部支撑梁2，下端连接一个次级底部支撑梁3，且主级支撑梁1端部位于次级弧部支撑梁2和次级底部支撑梁3的多根梁结构的交汇处。本发明中主级支撑梁1用于起到主要支撑的作用，增加整体的刚度，当结构发生剧烈热膨胀时，能将连接件结构的纵向变形转换为横向变形，从而降低与之相连的低膨胀结构的热膨胀应力。支撑梁的形状、尺寸大小由整体结构所受的载荷大小、热边界条件确定。

所述的次级弧部支撑梁2为不规则形状，包括多根长条状的梁结构，所有梁结构的一端交汇，另一端向外延伸，具体为沿主级支撑梁1的上端端面和侧面向外伸出：其中，从端面向外伸出的梁结构延伸至拱形连接梁4的弧部，另外从侧面向外伸出的梁结构延伸至弧部螺栓台处并与之相连。本发明中次级弧部支撑梁2可将载荷传递到主级支撑梁1上，并起到加强整体连接件结构的刚度作用，同时也能加强连接件与低膨胀结构之间的连接能力。支撑梁的形状、尺寸大小由整体结构所受的载荷大小、热边界条件确定。

所述的次级底部支撑梁3为不规则形状，包括多根长条状结构的梁结构，所有梁结构的一端交汇，另一端向外延伸，具体为沿主级支撑梁1的底端端面和侧面向外伸出：其中，从端面向外伸出的梁结构延伸到底部螺栓台处并与之相连，另外从侧面向外伸出的梁结构延伸到拱形连接梁4的底部。本发明中次级底部支撑梁3可将底部受到的载荷传递到主级支撑梁1上，同时延伸到拱形连接梁4底部的支撑梁可加强主级支撑梁1的刚度，抑制其过大的热变形。支撑梁的形状、尺寸大小由整体结构所受的载荷大小、热边界条件确定。

所述的拱形连接梁4为一体化结构，包括底部水平段和拱形弧部两部分，其中拱形弧部底端位于水平段尾端。所述拱形弧部与次级弧部支撑梁2的梁结构垂直连接，底部水平段与底部次级支撑梁3外伸出的梁结构相连且成一定角度，且支撑梁与底部水平段平面呈45°-60°之间。所述拱形连接梁4是连接的主体部分，其一侧位于高温端，一侧位于低温段，是高温端低温端的主要过渡部分。连接梁的形状、尺寸大小由整体结构所受的载荷大小、热边界条件确定。

所述的尾端支撑梁5为一个倾斜放置的长条状梁结构，位于拱形连接梁4的水平段尾端，由拱形支撑梁4水平段尾端处向支撑梁外伸侧伸出至一个支撑梁外伸侧螺栓台7处，并与之连接。该支撑梁增强拱形尾端的刚度，加强尾端部分与低膨胀材料的连接能力，使其尾端不脱离该处连接的低膨胀材料。支撑梁的形状、尺寸大小由整体结构所受的载荷大小、边界条件确定。

所述的支撑梁外伸侧螺栓脚6由拱形连接梁4的侧面向支撑梁外伸侧伸出的若干单双螺栓脚组成，该侧处于整体环境的高温端。所述的支撑梁外伸侧螺栓脚6设于拱形连接梁4水平段和拱形弧部上；其中，在拱形连接梁4的拱形弧部区域，采用若干“8”字型的双螺栓安装脚，目的是增强连接性能，减小高温端的低膨胀材料的位移；在拱形连接梁4的水平区域，由拱形连接梁4侧面向支撑梁外伸侧伸出的若干单螺栓脚组成，此处的连接水平较低，采用单螺栓脚可减轻质量。螺栓安装脚的直径大小、厚度等由整体结构所受的载荷大小、热边界条件确定。

所述的支撑梁外伸侧螺栓台7在拱形弧部和底部的支撑梁外伸侧均有若干螺栓台与外伸出来的次级支撑梁2、3相连接，起到加强连接和承接载荷的作用。该侧处于整体环境的高温端。螺栓台的高度、螺孔直径大小等由整体结构所受的载荷大小、热边界条件确定。

所述的无支撑梁外伸侧螺栓脚8由拱形连接梁4的侧面向无支撑梁外伸侧伸出的若干单螺栓脚组成，该侧处于整体环境的低温端。由于低温端的应力水平较小，因此采用单螺栓安装脚以减轻质量。无支撑梁外伸侧的安装脚排布与支撑梁外伸侧的安装脚位置并行，避免连接时对中间的连接梁产生剪切应力。螺栓安装脚的直径大小、厚度等由整体结构所受的载荷大小、热边界条件确定。

本发明的有益效果为：在尽量减轻飞行器高低温连接结构重量的情况下，采用楔形螺栓连接安装，可有效降低与连接件连接的热端结构如陶瓷罩等，由于热膨胀系数不同导致的过高热应力问题，有效减轻结构之间的热失配现象。同时加装次级梁的支撑结构件，可提高连接件承受外力载荷的能力，从而整体增强了高低温连接结构的强度。