The invention relates to a high-efficiency passive thermal management system of space shuttle and its design method, the main passive cooling network thermal management system includes fuel cooling pipe, cooling heat exchanger and liquid nitrogen cooling system; fuel in the fuel tank through the cooling pipe flow to set in the high temperature part cooling heat exchanger. The high temperature part after cooling, one part enters the combustion chamber of the engine thrust, the other part into the liquid nitrogen cooling system after the return to the fuel tank. The present invention, the main passive thermal management system uses a combination of active and passive thermal heat around the aircraft, one hand to ensure its non ablative reuse requirements for high temperature parts, on the other hand for the non high temperature parts only using passive thermal protection, heat reduce system complexity, reduce the demand for fuel. The cooling network passes through the lower part of the temperature, and then through the high temperature part of the engine, the utilization rate of the fuel is improved.
【技术实现步骤摘要】
一种适应天地往返的高效主被动热管理系统及其设计方法
本专利技术涉及一种适应天地往返的高效主被动热管理系统及其设计方法,属于热管理领域。
技术介绍
伴随着世界各国对空间开发利用的逐渐加深和扩大,现有的航天运输系统在技术性能上的不足,使其难以适应天地往返运输应用扩大的需要。不可重复使用的局限,使运载器单位有效载荷运载成本随发射次数增加而直线上升,严重制约了其应用。因此,发展技术性能更先进、重复使用,满足未来“航班化”要求的航天运输系统势在必行。然而,天地往返飞行所带来的严酷热环境,使得现有结构与材料难以满足飞行热防护需要。同时,目前飞行器在防热设计过程中,一般将机身和舱内的能量收集、传递以及热防护系统分开进行设计,没有针对飞行器舱内外进行整体的热量循环设计,带来了机身防护质量大,进而导致飞行器起飞规模大,一定程度上降低了飞行器的总体性能。因此,亟需要开发一种高效热管理系统适应未来天地往返运输需求。组合动力天地往返飞行器需要在大气层内完成全空域、全速域、长时间的高超声速飞行,承受极大热载荷和力学载荷,对其热管理系统提出了极高要求。当前,国内外围绕重复使用天地往返飞行器热管理系统开展了概念论证工作,但尚未形成一套有效的热管理系统用于天地往返飞行。如何实现飞行器热管理一体化,,满足天地往返飞行对热量管理的苛刻要求,是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足,提供一种适应天地往返的高效主被动热管理系统及其设计方法,实现飞行器内外一体的热量平衡和控制,满足未来天地往返飞行器高效热管理设计要求。本专利技术目的通过如下技术方案予以实现:提 ...
【技术保护点】
一种适应天地往返的高效主被动热管理系统,其特征在于,包括燃料冷却网络、燃料流量控制系统;冷却网络包括燃料冷却管路、冷却换热器和液氮冷却系统;燃料箱中的燃料经所述冷却管路流至设置在高温部位的冷却换热器,对高温部位降温后,一部分进入发动机燃烧室提供推力,另一部分进入液氮冷却系统冷却后返回燃料箱;燃料流量控制系统控制燃料的流量以及液氮冷却系统中液氮的流量。
【技术特征摘要】
1.一种适应天地往返的高效主被动热管理系统,其特征在于,包括燃料冷却网络、燃料流量控制系统;冷却网络包括燃料冷却管路、冷却换热器和液氮冷却系统;燃料箱中的燃料经所述冷却管路流至设置在高温部位的冷却换热器,对高温部位降温后,一部分进入发动机燃烧室提供推力,另一部分进入液氮冷却系统冷却后返回燃料箱;燃料流量控制系统控制燃料的流量以及液氮冷却系统中液氮的流量。2.如权利要求1所述的适应天地往返的高效主被动热管理系统,其特征在于,燃料一路经冷却网络依次冷却电子仪器设备、飞行器尖前缘、进气道压缩面;另一路燃料经冷却网络依次冷却机翼前缘和发动机喷管;两路燃料会合后冷却发动机燃烧室结构。3.如权利要求1或2所述的适应天地往返的高效主被动热管理系统,其特征在于,燃料的流量满足高温部位的冷却需求。4.如权利要求1或2所述的适应天地往返的高效主被动热管理系统,其特征在于,液氮的流量满足燃料返回燃料箱的温度要求。5.如权利要求1或2所述的适应天地往返的高效主被动热管理系统,其特征在于,还包括设置在机身背部、侧表面、控制舵的非烧蚀防隔热材料。6.如权利要求1或2所述的适应天地往返的高效主被动热管理系统,其特征在于,非烧蚀防隔热材料采用...
【专利技术属性】
技术研发人员:费王华,胡鹏举,刘敏华,张永,刘欣,巩萌萌,郑思行,王兆伟,申亮,李争学,张升升,吕雅,秦云鹏,王颖昕,石铄,
申请(专利权)人:中国运载火箭技术研究院,
类型:发明
国别省市:北京,11
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