一种发动机复合主动冷却防隔热结构及发动机制造技术

本发明专利技术涉及一种发动机复合主动冷却防隔热结构及发动机，发动机复合主动冷却防隔热结构，包括：防热层(1)，隔热层(2)和主动冷却层(3)；所述隔热层(2)处于所述防热层(1)和所述主动冷却层(3)之间；所述主动冷却层(3)包括：冷却层主体(31)；所述冷却层主体(31)中设置有用于循环冷却液的冷却流道(3a)。本发明专利技术的发动机复合主动冷却防隔热结构，其传热热阻被极大的提高，使得冷却液(如煤油)使用流量及温升显著减小。著减小。著减小。

【技术实现步骤摘要】
一种发动机复合主动冷却防隔热结构及发动机


[0001]本专利技术涉及发动机领域，尤其涉及一种发动机复合主动冷却防隔热结构及发动机。

技术介绍

[0002]高超声速飞行器用于实现高马赫数巡航的关键在于其发动机所提供的足够动力。而在高马赫数巡航时，其发动机本体结构受气动力等载荷外，还同时受飞行器所传递的振动、冲击等动载荷。发动机本体结构采用全复合材料的被动防隔热结构方案，其主要为C/SiC等复合材料。但由于材料的脆性大，抗冲击性能差等因素，使得发动机结构在高马赫数巡航，其结构难以承载这些载荷导致发动机结构破坏或失效。
[0003]此外，若采用全主动冷却金属结构方案，又存在冷却通道复杂，制备难度较大，且冷却液流量使用较多或温升较高；同时需考虑结构在高温下的承载，金属材料在高温下力学性急剧下降，结构需加强设计，导致结构的总重量较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种发动机复合主动冷却防隔热结构及发动机。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种发动机复合主动冷却防隔热结构，包括：防热层，隔热层和主动冷却层；
[0006]所述隔热层处于所述防热层和所述主动冷却层之间；
[0007]所述主动冷却层包括：冷却层主体；
[0008]所述冷却层主体中设置有用于循环冷却液的冷却流道。
[0009]根据本专利技术的一个方面，所述防热层采用C/C材料、C/SiC材料或C/SiC铪/锆改性材料制成；
[0010]所述隔热层采用气凝胶或树脂基隔热材料制成。
[0011]根据本专利技术的一个方面，所述冷却层主体采用钛合金、铝合金或铝镁合金材料制成。
[0012]根据本专利技术的一个方面，所述隔热层的厚度是所述防热层的厚度的1～1.5倍。
[0013]根据本专利技术的一个方面，所述防热层的厚度为3mm～5mm；
[0014]所述隔热层的厚度为4mm～6mm；
[0015]所述主动冷却层的厚度为2mm～3mm。
[0016]根据本专利技术的一个方面，所述冷却流道为直线状流道、螺旋状流道、迂回状流道中的至少一种。
[0017]根据本专利技术的一个方面，所述冷却流道为单向、双向或多向往返式流道。
[0018]根据本专利技术的一个方面，沿所述冷却流道的延伸方向，其流道截面形状为多边形、圆形或椭圆形，其截面面积为恒定的。
[0019]根据本专利技术的一个方面，所述防热层，所述隔热层和所述主动冷却层之间的相邻
层表面采用凹凸结构方式嵌合连接，且所述防热层，所述隔热层和所述主动冷却层之间的相邻层表面粘接连接。
[0020]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种采用前述的发动机复合主动冷却防隔热结构的发动机，包括：进气道，与所述进气道相连接的隔离段和与所述隔离段相连接的燃烧室；
[0021]所述进气道、所述隔离段和所述燃烧室分别采用所述发动机复合主动冷却防隔热结构制成。
[0022]根据本专利技术的一种方案，本专利技术的防隔热结构，通过采用防热层、隔热层和主动冷却层的复合方式，可有效实现对发动机的防隔热效果，而且还有效的保证了整个结构的轻量化，极大的提高了发动机的运行效率。
[0023]根据本专利技术的一种方案，本专利技术采用低密度金属材料及轻质结构设计的主动冷却层，在保证了整体结构的轻量化的同时，还有效利用了金属材料在较低温度下优异的力学性能，实现发动机的稳定承载，提高了发动机的结构可靠性。
[0024]根据本专利技术的一种方案，本专利技术的发动机复合主动冷却防隔热结构，其传热热阻被极大的提高，使得冷却液(如煤油)使用流量及温升显著减小。
[0025]根据本专利技术的一种方案，本专利技术的发动机复合主动冷却防隔热结构中，通过设置隔热层不仅起到了隔热效果，同时由于其本身材料的弹性模量相对较低，还能够起到缓冲防热层与主动冷却层的热变形匹配作用，进而对保证本专利技术的结构稳定性和可靠性更为有益。
附图说明
[0026]图1是示意性表示根据本专利技术的一种实施方式的发动机复合主动冷却防隔热结构的结构图；
[0027]图2是示意性表示根据本专利技术的另一种实施方式的发动机复合主动冷却防隔热结构的结构图；
[0028]图3是示意性表示根据本专利技术的一种实施方式的发动机的结构图；
[0029]图4是示意性表示图2中A
‑
A位置的截面图；
[0030]图5是示意性表示图2中B
‑
B位置的截面图。
具体实施方式
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，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。
[0032]在针对本专利技术的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本专利技术的限制。
[0033]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本专利技术的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
[0034]如图1所示，根据本专利技术的一种实施方式，本专利技术的一种发动机复合主动冷却防隔热结构，包括：防热层1，隔热层2和主动冷却层3。在本实施方式中，防热层1，隔热层2和主动冷却层3是依次配合连接的，从而使得隔热层2处于防热层1和主动冷却层3之间。在本实施方式中，防热层1，隔热层2和主动冷却层3之间可分别通过相邻层表面采用凹凸结构方式实现防松防转，控制厚度公差实现配合连接，同时相邻层采用耐高温胶粘接。
[0035]在本实施方式中，主动冷却层3中设置有用于循环冷却液的冷却流道3a。
[0036]通过上述设置，本专利技术的防隔热结构，通过采用防热层、隔热层和主动冷却层的复合方式，可有效实现对发动机的防隔热效果，而且还有效的保证了整个结构的轻量化，极大的提高了发动机的运行效率。
[0037]通过上述设置，本专利技术的防隔热结构通过采用凹凸结构、厚度公差控制、胶粘方式实现相邻层的配合和固定连接，在有效保证了结构强度的情况下，对减少结构空间有益，同时还避免了额外连接结构的使用，节约了整个结构的生产成本。
[0038]如图1所示，根据本专利技术的一种实施方式，主动冷却层3包括：冷却层主体31。在本实施方式中，冷却流道3a在冷却层主体31中设置。在本实施方式中，冷却层主体31采用钛合金、铝合金或铝镁合金轻质金属材料制成。在保证了整体结构的轻量化的同时，还有效利用了金属材料在较低温度下优异的力学性能，实现发动机的稳定承载。
[0039]如图1所示，根据本专利技术的一种实施方式，防热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发动机复合主动冷却防隔热结构，其特征在于，包括：防热层(1)，隔热层(2)和主动冷却层(3)；所述隔热层(2)处于所述防热层(1)和所述主动冷却层(3)之间；所述主动冷却层(3)包括：冷却层主体(31)；所述冷却层主体(31)中设置有用于循环冷却液的冷却流道(3a)。2.根据权利要求1所述的发动机复合主动冷却防隔热结构，其特征在于，所述防热层采用C/C材料、C/SiC材料或C/SiC铪/锆改性材料制成；所述隔热层采用气凝胶或树脂基隔热材料制成。3.根据权利要求2所述的发动机复合主动冷却防隔热结构，其特征在于，所述冷却层主体(31)采用钛合金、铝合金或铝镁合金材料制成。4.根据权利要求1至3任一项所述的发动机复合主动冷却防隔热结构，其特征在于，所述隔热层(2)的厚度是所述防热层(1)的厚度的1～1.5倍。5.根据权利要求4所述的发动机复合主动冷却防隔热结构，其特征在于，所述防热层(1)的厚度为3mm～5mm；所述隔热层(2)的厚度为4mm～6mm；所述主动冷却层(3)的厚度为2mm～3mm。6.根据权利要求5所述的发动机复...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘余，曾亿江，王宁，陈健，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：