本發(fā)明屬于飛行器熱防護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種可抑制氣體堵塞的飛行器燃燒室發(fā)汗冷卻裝置及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、對(duì)于高馬赫數(shù)飛行的飛行器而言，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)壁面由于受到高焓氣流的沖刷及輻射作用，固體壁面需要承受巨大的熱流。為避免由于高溫而出現(xiàn)的固體壁面熱燒蝕問題，則需要采用合理的方式對(duì)壁面進(jìn)行冷卻，降低壁面溫度。發(fā)展高效的冷卻技術(shù)成為解決熱燒蝕問題的關(guān)鍵，當(dāng)前常用的主動(dòng)冷卻熱防護(hù)技術(shù)包括氣膜冷卻、再生冷卻及發(fā)汗冷卻。發(fā)汗冷卻由于存在致密的孔隙結(jié)構(gòu)，因此可以在使用少量的冷卻劑的基礎(chǔ)上對(duì)壁面進(jìn)行有效降溫。相比于氣態(tài)的冷卻工質(zhì)，液體的冷卻劑由于相態(tài)的轉(zhuǎn)化會(huì)帶來額外的氣化潛熱，這能夠極大的改善冷卻效果。

2、不均勻熱流條件下，冷卻劑在多孔介質(zhì)內(nèi)發(fā)生局部相變，導(dǎo)致局部壓力的增加，形成氣堵現(xiàn)象。但是氣堵嚴(yán)重的位置恰恰是受熱較為嚴(yán)重的區(qū)域，由于氣體的堵塞，冷卻劑更容易流向低壓區(qū)域，而使得受熱較為嚴(yán)重的地方獲得的冷卻劑流量更少，不能形成有效的冷卻。所以為抑制由于熱流不均形成的冷卻劑流量差異，設(shè)計(jì)出一套有效的發(fā)汗冷卻系統(tǒng)具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決局部氣體堵塞的問題，本發(fā)明提出了一種可抑制氣體堵塞的飛行器燃燒室發(fā)汗冷卻裝置及其制造方法。

2、一種可抑制氣體堵塞的飛行器燃燒室發(fā)汗冷卻裝置，包括冷卻劑進(jìn)口、多孔介質(zhì)板和冷卻劑貯藏室外壁，多孔介質(zhì)板通過卡槽置于冷卻貯藏室外壁的上方并固定連接，多孔介質(zhì)板和冷卻劑貯藏室外壁合圍形成冷卻劑貯藏室腔體，冷卻劑進(jìn)口位于冷卻劑貯藏室外壁上，冷卻劑通過冷卻劑進(jìn)口進(jìn)入到冷卻劑貯藏室內(nèi)，在壓力差的作用下，冷卻劑通過多孔介質(zhì)滲出到熱側(cè)壁面并形成覆蓋作用，所述多孔介質(zhì)板帶有肋結(jié)構(gòu)。

3、進(jìn)一步地，所述肋的高度為1.4-1.6mm，肋的長(zhǎng)度為0.4-0.6mm，肋的寬度與多孔介質(zhì)板等寬。

4、進(jìn)一步地，考慮到多孔介質(zhì)板的強(qiáng)度及滲透性的問題，多孔介質(zhì)板的孔隙率為0.05-0.3，具體的孔隙率根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行選擇。

5、進(jìn)一步地，所述多孔介質(zhì)板與冷卻貯藏室外壁通過焊接工藝連接。

6、進(jìn)一步地，所述多孔介質(zhì)和冷卻劑貯藏室由不銹鋼制成。

7、本發(fā)明進(jìn)一步提出了一種可抑制氣體堵塞的飛行器燃燒室發(fā)汗冷卻裝置的制造方法，包括以下步驟：根據(jù)飛行器的運(yùn)行環(huán)境及尺寸需要，確定幾何模型的尺寸，并進(jìn)行模型的建立；根據(jù)設(shè)計(jì)的幾何模型，將不銹鋼材料加工成冷卻劑貯藏室外壁結(jié)構(gòu)，將不銹鋼粉末進(jìn)行燒結(jié)制成帶有肋的多孔介質(zhì)板；將多孔介質(zhì)板與冷卻劑貯藏室外壁進(jìn)行裝配。

8、進(jìn)一步地，所述多孔介質(zhì)采用不銹鋼粉末燒結(jié)而成，通過壓緊程度用來調(diào)整孔隙率及滲透率。

9、有益效果：

10、1、本發(fā)明多孔介質(zhì)板及冷卻劑貯藏室外壁均采用不銹鋼制成，不銹鋼具有耐腐蝕，耐高溫的特點(diǎn)，可以抵御更高的溫度。

11、2、冷卻劑相變后的氣體形成局部高壓區(qū)域，導(dǎo)致流體的流動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但是肋結(jié)構(gòu)的存在可以在一定程度上對(duì)冷卻劑的偏轉(zhuǎn)效果起到抑制作用，使得冷卻劑能夠更加均勻的覆蓋到多孔介質(zhì)板的表面，隔絕外部熱流的侵蝕。

12、3、肋結(jié)構(gòu)的存在增大了多孔介質(zhì)與冷卻劑之間的接觸面積，有助于熱量被冷卻劑吸收，可以在一定程度上提高冷卻劑的有效熱沉，改善熱防護(hù)性能。

技術(shù)特征：

1.一種可抑制氣體堵塞的飛行器燃燒室發(fā)汗冷卻裝置，其特征在于，包括冷卻劑進(jìn)口、多孔介質(zhì)板和冷卻劑貯藏室外壁，多孔介質(zhì)板通過卡槽置于冷卻貯藏室外壁的上方并固定連接，多孔介質(zhì)板和冷卻劑貯藏室外壁合圍形成冷卻劑貯藏室腔體，冷卻劑進(jìn)口位于冷卻劑貯藏室外壁上，冷卻劑通過冷卻劑進(jìn)口進(jìn)入到冷卻劑貯藏室內(nèi)，在壓力差的作用下，冷卻劑通過多孔介質(zhì)滲出到熱側(cè)壁面并形成覆蓋作用，所述多孔介質(zhì)板帶有肋結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可抑制氣體堵塞的飛行器燃燒室發(fā)汗冷卻裝置，其特征在于，所述肋的高度為1.4-1.6mm，肋的長(zhǎng)度為0.4-0.6mm，肋的寬度與多孔介質(zhì)板等寬。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可抑制氣體堵塞的飛行器燃燒室發(fā)汗冷卻裝置，其特征在于，所述多孔介質(zhì)板的孔隙率為0.05-0.3。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可抑制氣體堵塞的飛行器燃燒室發(fā)汗冷卻裝置，其特征在于，所述多孔介質(zhì)板與冷卻貯藏室外壁通過焊接工藝連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可抑制氣體堵塞的飛行器燃燒室發(fā)汗冷卻裝置，其特征在于，所述多孔介質(zhì)和冷卻劑貯藏室由不銹鋼制成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的一種可抑制氣體堵塞的飛行器燃燒室發(fā)汗冷卻裝置的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：根據(jù)飛行器的運(yùn)行環(huán)境及尺寸需要，確定幾何模型的尺寸，并進(jìn)行模型的建立；根據(jù)設(shè)計(jì)的幾何模型，將不銹鋼材料加工成冷卻劑貯藏室外壁結(jié)構(gòu)，將不銹鋼粉末進(jìn)行燒結(jié)制成帶有肋的多孔介質(zhì)板；將多孔介質(zhì)板與冷卻劑貯藏室外壁進(jìn)行裝配。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種可抑制氣體堵塞的飛行器燃燒室發(fā)汗冷卻裝置的制造方法，其特征在于，所述多孔介質(zhì)板采用不銹鋼粉末燒結(jié)而成，通過壓緊程度用來調(diào)整孔隙率及滲透率。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種可抑制氣體堵塞的飛行器燃燒室發(fā)汗冷卻裝置及其制造方法，該裝置包括冷卻劑進(jìn)口、多孔介質(zhì)板和冷卻劑貯藏室外壁，多孔介質(zhì)板通過卡槽置于冷卻貯藏室外壁的上方并固定連接，多孔介質(zhì)板和冷卻劑貯藏室外壁合圍形成冷卻劑貯藏室腔體，冷卻劑進(jìn)口位于冷卻劑貯藏室外壁上，冷卻劑通過冷卻劑進(jìn)口進(jìn)入到冷卻劑貯藏室內(nèi)，在壓力差的作用下，冷卻劑通過多孔介質(zhì)滲出到熱側(cè)壁面并形成覆蓋作用，所述多孔介質(zhì)板帶有肋結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可使冷卻裝置中的冷卻劑能夠更加均勻的覆蓋到多孔介質(zhì)板的表面，隔絕外部熱流的侵蝕，同時(shí)增大了多孔介質(zhì)板與冷卻劑之間的接觸面積，有助于熱量被冷卻劑吸收，提高冷卻劑的有效熱沉，改善熱防護(hù)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：周偉星,劉學(xué),邊雨陽,鄭佳悅,刁彥淇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/2