本發(fā)明屬于高超速飛行器熱防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種飛行器姿控噴管防熱導(dǎo)流一體化裝置，適用于高馬赫數(shù)、大攻角再入飛行器姿控系統(tǒng)熱防護(hù)。

背景技術(shù)：

高超聲速、大攻角再入飛行器(一般指飛行速度超過Ma5，再入攻角大于30°的飛行器)由于飛行器飛行馬赫數(shù)高，且跳躍滑翔機(jī)動(dòng)飛行，具有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和突防能力，有著巨大的軍事價(jià)值和潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，已成為目前國內(nèi)外武器與航天器發(fā)展的主要方向。

姿控系統(tǒng)對飛行器進(jìn)行姿態(tài)控制，一般的飛行器姿控系統(tǒng)在高空工作，高空大氣密度較小，姿控系統(tǒng)的氣動(dòng)熱環(huán)境較為緩和，無需對姿控系統(tǒng)進(jìn)行熱防護(hù)。對于再入類飛行器采用姿控控制系統(tǒng)，在低空稠密大氣層飛行時(shí)，飛行器面臨較為嚴(yán)酷的氣動(dòng)加熱，飛行器典型部位熱流密度峰值達(dá)到2.8MW/m2，總加熱量為60MJ/m2。大攻角飛行時(shí)，姿控系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管暴露在自由來流中，流線直接作用到姿控發(fā)動(dòng)機(jī)上，導(dǎo)致姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的熱環(huán)境較為嚴(yán)酷，溫度高達(dá)1700℃，超出900℃溫度的設(shè)計(jì)要求。

為保證高超聲速、大攻角再入飛行器姿控動(dòng)力系統(tǒng)的安全工作，需要對姿控噴管進(jìn)行熱防護(hù)設(shè)計(jì)，因此，尋求合理可行、經(jīng)濟(jì)高效、設(shè)計(jì)巧妙的熱防護(hù)體系是高超聲速、大攻角再入飛行器姿控動(dòng)力系統(tǒng)要解決的關(guān)鍵問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供一種適用于高馬赫環(huán)境下姿控噴管防熱導(dǎo)流一體化裝置，其對姿控發(fā)動(dòng)機(jī)整體均設(shè)計(jì)了熱防護(hù)，本發(fā)明裝置其能滿足高超聲速、大攻角再入飛行器姿控系統(tǒng)嚴(yán)酷氣動(dòng)加熱條件下姿控動(dòng)力系統(tǒng)的熱防護(hù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種高馬赫環(huán)境下姿控噴管防熱導(dǎo)流一體化裝置，其包括氣凝膠協(xié)調(diào)圈、導(dǎo)流筒、防熱罩外防熱層、姿控防熱罩，底蓋板防熱層以及底蓋板，

其中，姿控發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在底蓋板上，底蓋板防熱層鋪設(shè)在底蓋板上，姿控防熱罩倒扣在底蓋板防熱層上，姿控防熱罩外還包套有防熱罩外防熱層，在姿控防熱罩和防熱罩外防熱層上的對應(yīng)于姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管處均設(shè)置有導(dǎo)流口，導(dǎo)流口處安裝有導(dǎo)流筒，在導(dǎo)流筒和姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管之間設(shè)置有氣凝膠協(xié)調(diào)圈。

進(jìn)一步的，所述氣凝膠協(xié)調(diào)圈為形狀相同的兩瓣，將兩瓣氣凝膠協(xié)調(diào)圈對合設(shè)置在導(dǎo)流筒與姿控發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)噴管之間，以呈環(huán)狀包覆在姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管上，所述氣凝膠協(xié)調(diào)圈的材質(zhì)為二氧化硅氣凝膠，在所述氣凝膠協(xié)調(diào)圈成型后再在該氣凝膠協(xié)調(diào)圈外表面纏繞一層無堿玻璃布。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)流筒材質(zhì)為高硅氧酚醛樹脂。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

本發(fā)明裝置將整個(gè)姿控發(fā)動(dòng)機(jī)采用底蓋板防熱層、姿控防熱罩以及防熱罩外防熱層包套住，還設(shè)置了導(dǎo)流口，并在導(dǎo)流口設(shè)置了導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒對高溫氣體進(jìn)行引導(dǎo)，防止其灼傷姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管。通過增設(shè)各種防熱層以及設(shè)計(jì)導(dǎo)流筒，從各個(gè)可能的角度對姿控發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了熱防護(hù)或者熱導(dǎo)流，防止其受高溫影響，提高了姿控系統(tǒng)工作的可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的噴管防熱導(dǎo)流一體化裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：

1－姿控發(fā)動(dòng)機(jī)，2－氣凝膠協(xié)調(diào)圈，3－導(dǎo)流筒，4－防熱罩外防熱層，5－姿控防熱罩，6－底蓋板防熱層，7－底蓋板。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明的高馬赫環(huán)境下姿控噴管防熱導(dǎo)流一體化裝置，用于給姿控發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)提供熱防護(hù)。本發(fā)明的高馬赫環(huán)境下姿控噴管防熱導(dǎo)流一體化裝置包括底蓋板，底蓋板防熱層、姿控發(fā)動(dòng)機(jī)、姿控防熱罩、防熱罩外防熱層，導(dǎo)流筒以及氣凝膠協(xié)調(diào)圈。其中，底蓋板為承力結(jié)構(gòu)，姿控發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在底蓋板上，底蓋板上設(shè)計(jì)有底蓋板防熱層，底蓋板防熱層為非金屬防熱材料，底蓋板防熱層和防熱罩外防熱層一起構(gòu)成整個(gè)防熱系統(tǒng)。

本發(fā)明對于姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管部分單獨(dú)設(shè)計(jì)防熱結(jié)構(gòu)，具體的，姿控防熱罩倒扣在底蓋板防熱層上，將姿控發(fā)動(dòng)機(jī)完全包覆，并且，在姿控防熱罩上的對應(yīng)于姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的位置處開設(shè)有導(dǎo)流口，導(dǎo)流口引導(dǎo)高溫高壓氣流按照預(yù)想的路徑噴出，不會(huì)灼燒姿控發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管，不影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作。防熱罩外防熱層鋪設(shè)在姿控防熱罩上，進(jìn)一步保證姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管部分不受高溫氣流影響。

本發(fā)明中，在姿控防熱罩導(dǎo)流口處安裝有導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒采用非金屬防熱材料制備，該非金屬防熱材料可以為玻璃鋼，玻璃鋼為高硅氧酚醛樹脂，設(shè)置導(dǎo)流筒既能對姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的高溫氣流起到導(dǎo)流作用，又能對姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管進(jìn)行熱防護(hù)以防止高溫氣流直接吹到姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管上。在導(dǎo)流筒與姿控發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)噴管之間填入一圈低密度的氣凝膠協(xié)調(diào)圈，氣凝膠協(xié)調(diào)圈具有兩大作用：一是防止高溫氣流通過導(dǎo)流筒與姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管之間的間隙進(jìn)入姿控防熱罩內(nèi)部，二是對姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的工作震動(dòng)提供緩沖，氣凝膠為柔性材料，能夠保護(hù)姿控噴管不會(huì)因?yàn)檎饎?dòng)碰撞出現(xiàn)損壞。

本發(fā)明的一種適用于高馬赫環(huán)境下姿控噴管防熱導(dǎo)流一體化結(jié)構(gòu)，可有效解決高超聲速、大攻角再入飛行器姿控系統(tǒng)熱防護(hù)難題，提高了姿控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性。經(jīng)過防熱仿真分析，本發(fā)明的噴管防熱導(dǎo)流一體化結(jié)構(gòu)能夠起到較好的熱防護(hù)作用，可保證姿控發(fā)動(dòng)機(jī)始終處在工作環(huán)境溫度內(nèi)，能滿足總體指標(biāo)要求。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的噴管防熱導(dǎo)流一體化裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本發(fā)明用于高馬赫環(huán)境下姿控噴管防熱導(dǎo)流一體化裝置，其包括氣凝膠協(xié)調(diào)圈2、導(dǎo)流筒3、防熱罩外防熱層4、姿控防熱罩5，底蓋板防熱層6以及底蓋板7。

其中，姿控發(fā)動(dòng)機(jī)1安裝在底蓋板7上，底蓋板防熱層6鋪設(shè)在底蓋板7上，姿控防熱罩5倒扣在底蓋板防熱層6上，姿控防熱罩5外還包套有防熱罩外防熱層4，在姿控防熱罩5和防熱罩外防熱層4上的對應(yīng)于姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管(也即為姿控發(fā)動(dòng)機(jī)出口)處設(shè)置有導(dǎo)流口，導(dǎo)流口處設(shè)置有導(dǎo)流筒3，在導(dǎo)流筒3和姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管之間設(shè)置有氣凝膠協(xié)調(diào)圈2。

其中，氣凝膠協(xié)調(diào)圈2為形狀相同的兩瓣，安裝時(shí)候，將兩瓣氣凝膠協(xié)調(diào)圈2對合設(shè)置在導(dǎo)流筒與姿控發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)噴管之間，以呈環(huán)狀包覆在姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管上。氣凝膠協(xié)調(diào)圈的材質(zhì)為二氧化硅氣凝膠，在工程實(shí)踐中，可用粘接方式將其拼裝到姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管上，再用一圈細(xì)鐵絲箍緊，在所述氣凝膠協(xié)調(diào)圈成型后再在該氣凝膠協(xié)調(diào)圈外表面纏繞一層無堿玻璃布。姿控發(fā)動(dòng)機(jī)1安裝到位后，姿控防熱罩5及防熱罩外防熱層4從上往下扣在底蓋板防熱層6上并安裝固定；將導(dǎo)流筒3沿著姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線方向套入防熱罩導(dǎo)流口處并固連，即完成噴管防熱導(dǎo)流一體化結(jié)構(gòu)安裝。

本發(fā)明裝置將整個(gè)姿控發(fā)動(dòng)機(jī)采用底蓋板防熱層、姿控防熱罩以及防熱罩外防熱層包套住，還設(shè)置了導(dǎo)流口，并在導(dǎo)流口設(shè)置了導(dǎo)流筒，從各個(gè)可能的角度對姿控發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了熱防護(hù)或者熱導(dǎo)流，提高了姿控系統(tǒng)工作的可靠性。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。