本发明专利技术提供了一种电弧风洞试验舱内复合防热结构，包括碳纤维板、冷却水管、抗氧化涂层和多个卡扣，所述冷却水管布设在碳纤维板的一个侧面上，所述抗氧化涂层涂覆在碳纤维板的另一个侧面上，所述的多个卡扣用于将冷却水管固定在碳纤维板上。采用本申请结构的冷却水紫铜管结构，具有弯曲性能优秀、导热率高的优点，壁厚合适的情况能够承受较高压力的水流，水流量较大，带走的热量也大，直接暴露在高温高速气流也不会被破坏，采用蛇形分布以合理的密度分布在整个碳纤维板，能够有效的带走碳纤维板的热量，防止局部温度过高导致碳纤维板被高温气流烧穿失效，通过采用本申请的结构能够抵御较大规模热量，并且局部发生破坏对整体影响不大的优点。的优点。的优点。
【技术实现步骤摘要】
一种电弧风洞试验舱内复合防热结构
[0001]本专利技术涉及空气动力学试验
，尤其是涉及一种电弧风洞试验舱内复合防热结构。
技术介绍
[0002]高速飞行器外防热材料进行热防护地面模拟试验时，通常在电弧风洞中进行，高压空气经过电弧加热后温度升至几千度甚至上万度的高温，然后以几千米每秒的高速从出口喷出进入试验舱内对高速飞行器外防热材料进行加热，以模拟它在高空高速飞行时遇到的热环境。
[0003]虽然流经高速飞行器外防热材料的高温高速气流最终会被冷却排出，但显然这些气体不能及时将排除舱内，于是在没有保护措施的情况下，这些高温气流势必会对舱内的各类部件进行破坏。
[0004]因此需要对试验舱内的各个部件进行保护：对于直接暴露在高温高速气流的部件，采用水管通水冷却是最佳方案，对于远离高温高速气流的部件则采用加大部件厚度和质量，利用部件自身的热沉大，吸收小规模的热量后整体温度上升的幅度可以接受的方法来实现保护，但是对于接近高温高速气流的部件，这两种做法都有弊端，通水冷却的方式尽管有效，但是保护的面积大且部件多的情况下，冷却水的需求较大，难以充分保证，并且管路复杂，一旦发生一个支路漏水，整个系统都将失去保护能力，抵御较大规模的热量需要部件的质量和厚度做的非常大，实际情况不允许，因此需要设计一种结构相对简单的能够抵御较大规模的热量并且局部发生破坏对整体的影响不大的防热结构。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种电弧风洞试验舱内复合防热结构，以提供一种结构相对简单、能够抵御较大规模热量，并且局部发生破坏对整体影响不大的防热结构。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0007]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种电弧风洞试验舱内复合防热结构，包括碳纤维板、冷却水管、抗氧化涂层和多个卡扣，所述冷却水管布设在碳纤维板的一个侧面上，所述抗氧化涂层涂覆在碳纤维板的另一个侧面上，所述的多个卡扣用于将冷却水管固定在碳纤维板上。
[0008]进一步的，所述电弧风洞试验舱内复合防热结构，还包括用于将冷却水管固定在碳纤维板上的胶体。
[0009]进一步的，所述胶体由颗粒度为100目的紫铜粉和GD414硅橡胶按1：5的质量比混合均匀后制成。
[0010]进一步的，所述的冷却水管为冷却水紫铜管。
[0011]进一步的，所述的冷却水紫铜管呈S型分布在碳纤维板的一个侧面上。
[0012]进一步的，所述的冷却水紫铜管中相邻平行部分的距离为D，且
[0013][0014]其中，D单位mm；Q
max
为工作环境预估最大冷壁热流，单位kW/m2；G为冷却水流量，单位L/h；S为碳纤维板面积，单位mm2；R为紫铜冷却水管有效半径，单位m。
[0015]进一步的，所述卡扣的材料选自高导热耐高温碳纤维材料。
[0016]进一步的，所述碳纤维板的厚度为δ，且
[0017]δ＝η
×
(Q
ave
×
0.92+Q
max
×
0.08)/100，
[0018]其中，η为安全系数；Q
ave
为工作环境预估平均冷壁热流，单位kW/m2；Q
max
为工作环境预估最大冷壁热流，单位kW/m2。
[0019]进一步的，相邻两个卡扣的安装间距为d，且100mm≥d≥50mm。
[0020]进一步的，所述抗氧化涂层通过在碳纤维板表面用高温喷涂氧化铝粉后制得，且抗氧化涂层厚度不大于2mm。
[0021]本专利技术实施例提供一种电弧风洞试验舱内复合防热结构，与现有技术相比具有如下优点：
[0022](1)采用本申请结构的冷却水紫铜管，具有弯曲性能优秀、导热率高的优点，壁厚合适的情况能够承受较高压力的水流，水流量较大，带走的热量也大，直接暴露在高温高速气流也不会被破坏，采用蛇形分布以合理的密度分布在整个碳纤维板，能够有效的带走碳纤维板的热量，防止局部温度过高导致碳纤维板被高温气流烧穿失效；
[0023](2)本申请采用的碳纤维板具有非常好的热导率，能够快速将局部过热的温度快速传递到其他区域，使得整块平板温度均匀，不容易出现局部过热烧坏，此外碳纤维板可以根据需要保护的部件外形定制外形；
[0024](3)通过碳纤维卡扣以及高导热的耐高温胶，将蛇形分布在碳纤维板背面的紫铜管固定，将有效的将热量带走；
[0025](4)碳纤维板能够接受很高温度的气流冲击，但是在氧化环境情况下，温度不太高的情况下碳纤维板也容易被氧化破坏，本申请通过在碳纤维板的正面高温喷涂毫米量级厚度的抗氧化涂层，能够充分发挥碳纤维板的性能。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例1提供的一种电弧风洞试验舱内复合防热结构的主视图；
[0028]图2为本专利技术实施例1提供的一种电弧风洞试验舱内复合防热结构的右视图；
[0029]图3为图2中A区的放大示意图；
[0030]附图标记说明：1
‑
碳纤维板；2
‑
冷却水管；3
‑
抗氧化涂层；4
‑
卡扣；5
‑
胶体。
具体实施方式
[0031]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实
施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0033]此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本专利技术的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电弧风洞试验舱内复合防热结构，其特征在于：包括碳纤维板、冷却水管、抗氧化涂层和多个卡扣，所述冷却水管布设在碳纤维板的一个侧面上，所述抗氧化涂层涂覆在碳纤维板的另一个侧面上，所述的多个卡扣用于将冷却水管固定在碳纤维板上。2.根据权利要求1所述电弧风洞试验舱内复合防热结构，其特征在于：还包括用于将冷却水管固定在碳纤维板上的胶体。3.根据权利要求2所述电弧风洞试验舱内复合防热结构，其特征在于：所述胶体由颗粒度为100目的紫铜粉和GD414硅橡胶按1：5的质量比混合均匀后制成。4.根据权利要求1或2所述电弧风洞试验舱内复合防热结构，其特征在于：所述的冷却水管为冷却水紫铜管。5.根据权利要求4所述电弧风洞试验舱内复合防热结构，其特征在于：所述的冷却水紫铜管呈S型分布在碳纤维板的一个侧面上。6.根据权利要求5所述电弧风洞试验舱内复合防热结构，其特征在于：所述的冷却水紫铜管中相邻平行部分的距离为D，且其中，D单位mm；Q
max
为工作环境预估最大冷壁热流，单位kW/m2；G为冷却水流...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈智铭，阎宪祥，苏有为，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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