一种减小局部传热恶化效应的发汗冷却平板制造技术

一种减小局部传热恶化效应的发汗冷却平板，包括多孔层

【技术实现步骤摘要】
一种减小局部传热恶化效应的发汗冷却平板


[0001]本专利技术属于热防护
，具体涉及一种减小局部传热恶化效应的发汗冷却平板
。

技术介绍

[0002]高速飞行器舱体大面积结构由于受到气体的剧烈摩擦甚至是滞止加热，温度较高，同时作为承力结构其要求在服役温度下保持较高的力学性能，因此设计难度大
。
传统采用“防热材料
+
冷结构”或“热结构
+
高效隔热层”两种思路进行设计，前者占用飞行器空间较大，后者生产成本高
、
生产周期长，均对飞行器的高性能设计带来不利
。
[0003]采用主动发汗冷却技术可适应各种气动加热环境下的应用，同时由于其一直在较低的温度下工作，因此金属冷却结构的力学性能可以一直维持较高的状态，是一种十分有前景的技术
。
[0004]但是在理论和试验中均发现，发汗冷却平板在工作中由于热流不一致或者热传导导致的局部高温，会使得液态冷却工作在结构内部发生汽化，变形气态后流阻大幅增加，右进一步限制的冷却工质的输运，造成恶性循环，最终大致结构发生烧蚀
、
变形等破坏，此现象称之为“局部传热恶化”现象
。
如图1所示
。
因此需要提出了一种减小局部传热恶化效应的发汗冷却平板结构，其能有效地降低这种效应，大幅提升发汗冷却平板工作的可靠性

技术实现思路

[0005]本专利技术在于提出一种发汗冷却平板及在此基础上的减小局部传热恶化效应的发汗冷却平板结构
。
通过本专利技术，能够大幅降低平板
、
舱段蒙皮等的局部传热恶化效应，大幅提升发汗冷却平板
、
蒙皮工作的可靠性，从而实现高效的冷却
。
[0006]工作原理：一种减小局部传热恶化效应的发汗冷却平板，包括多孔层
、
工质层
、
实体层
、
工质入口结构；由空气流场往内依次为多孔层
、
工质层
、
实体层和工质入口结构，其中多孔层为多孔结构，冷却工质在驱动压力的作用下由工质层向多孔层流动，并进一步注入到空气流场中；工质层为空腔结构，用于临时存储冷却工质，工质层中的冷却工质从工质入口结构中注入；实体层为实体结构，主要起承力作用及防止冷却工质进入飞行器舱内；所述工质入口结构位于平板的中间部位或空气流动方向靠前部位
。
[0007]进一步的，所述工质层内布置
N
个实体增强柱，实体增强柱的数量和直径根据工质工作压力仿真确定，用于增强多孔层和实体层之间的连接强度，确保其在工质压力下的可靠工作
。
[0008]进一步的，所述工质入口结构和实体层的主工质流道槽直接相连，工质上游流道槽位于平平板最前方，与所述主工质流道槽相连，分支工质流道槽位于平板两端，与所述工质上游流道槽相连
。
[0009]进一步的，冷却工质通过主工质流道槽直接运输到高速流动空气的上游部位，通过工质上游流道槽优先冷却平板的高热流区域；然后工质上游流道槽中的冷却工质通过分
支工质流道槽将冷却工质上游部位向其他高热流部位或高温结构连接部位输运
。
[0010]进一步的，在输运的过程中在分支槽道中间设置
M
个泄流口，通过泄流口将冷却工质输运到热流相对均匀且热流量值较小的大面积区域，保证中间大面积区域的冷却
。
[0011]进一步的，所述冷却工质从工质入口结构流入后通过主工质流道槽输运到工质上游流道槽的中间位置，并在工质上游流道槽中一分为二向两个方向流动，分支工质流道槽和主工质流道槽相连，冷却工质再由工质上游流道槽向分支工质流道槽输运，在分支工质流道槽中设置泄流口，冷却工质通过泄流口向大面积区域输运
。
[0012]进一步的，当发汗冷却平板在两侧的高热流区不明显时，所述分支工质流道槽取消，同时泄流口设置在工质上游流道槽中
。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014](1)
本专利技术提出了一种发汗冷却平板结构，其三层夹心式结构能够兼顾防热
、
承载和制造，具备良好的功能性和工程制造性
。
[0015](2)
本专利技术提出了一种减小局部传热恶化效应的发汗冷却平板结构，能够大幅降低平板
、
舱段蒙皮等的局部传热恶化效应，提升产品可靠性，实现高效冷却
。
[0016](3)
本专利技术提出的减小局部传热恶化效应的发汗冷却平板结构能够降低飞行器表面温度，具有显著的效应，该结构具备向大面积舱段结构推广的可能性，具有良好的工程效应
。
附图说明
[0017]图1局部传热恶化示意图；
[0018]图2本专利技术发汗冷却平板原理图；
[0019]图3发汗冷却平板结构分解图；
[0020]图4工质流道槽内工质流动示意图；
[0021]图5为工质在工质流道槽中的流动方向示意图；
[0022]图6工质流道槽结构示意图
(
隐藏多孔层
)
；
[0023]图7工质流道槽内工质流动示意；
[0024]图8发汗冷却平板与两侧相邻的结构连接示意图；
[0025]其中，1多孔层
、2
工质层
、3
实体层
、4
工质入口结构
、5
实体增强柱
、6
传感器安装孔
、7
主工质流道槽
、8
工质上游流道槽
、9
分支工质流道槽
、10
泄流口
。
具体实施方式
[0026]除了下面所述的实施例，本专利技术还可以有其它实施例或以不同方式来实施
。
因此，应当知道，本专利技术并不局限于在下面的说明书中所述或在附图中所示的部件的结构的详细情况
。
当这里只介绍一个实施例时，权利要求并不局限于该实施例
。
[0027]一种减小局部传热恶化效应的发汗冷却平板，包括多孔层
1、
工质层
2、
实体层
3、
工质入口结构4；由空气流场往内依次为多孔层
1、
工质层
2、
实体层3和工质入口结构4，其中多孔层1为多孔结构，冷却工质在驱动压力的作用下由工质层2向多孔层1流动，并进一步注入到空气流场中；工质层2为空腔结构，由多孔层1和实体层3所围成，用于临时存储冷却工质，工质层2中的冷却工质从工质入口结构中注入；实体层3为实体结构，主要起承力作用及防
止冷却工质进入飞行器舱内，工质流道槽也设计在实体结构上；所述工质入口结构位于发汗冷却平板实体层一侧的中间部位或空气流动方向靠前部位
。
如图2所示
。
[0028]所述工质层内布置...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种减小局部传热恶化效应的发汗冷却平板，包括多孔层
、
工质层
、
实体层
、
工质入口结构；其特征在于，由空气流场往内依次为多孔层
、
工质层
、
实体层和工质入口结构，其中多孔层为多孔结构，冷却工质在驱动压力的作用下由工质层向多孔层流动，并进一步注入到空气流场中；工质层为空腔结构，用于临时存储冷却工质，工质层中的冷却工质从工质入口结构中注入；实体层为实体结构，主要起承力作用及防止冷却工质进入飞行器舱内；所述工质入口结构位于平板的中间部位或空气流动方向靠前部位
。2.
如权利要求1所述的发汗冷却平板，其特征在于，所述工质层内布置
N
个实体增强柱，实体增强柱的数量和直径根据工质工作压力仿真确定，用于增强多孔层和实体层之间的连接强度，确保其在工质压力下的可靠工作；部分实体增强柱可根据试验要求改为传感器安装孔
。3.
如权利要求2所述的发汗冷却平板，其特征在于，所述工质入口结构和实体层的主工质流道槽直接相连，工质上游流道槽位于平平板最前方，与所述主工质流道槽相连，分支工质流道槽位于平板两...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂亮，王培枭，孙精华，陈伟华，曹占伟，周禹，高扬，盛江，高峰，刘宇飞，檀妹静，王顺，张明利，陈自发，
申请(专利权)人：北京临近空间飞行器系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：