一种可抑制气体堵塞的飞行器燃烧室发汗冷却装置及其制造方法

本发明属于飞行器热防护领域，具体涉及一种可抑制气体堵塞的飞行器燃烧室发汗冷却装置及其制造方法。

背景技术：

1、对于高马赫数飞行的飞行器而言，发动机内壁面由于受到高焓气流的冲刷及辐射作用，固体壁面需要承受巨大的热流。为避免由于高温而出现的固体壁面热烧蚀问题，则需要采用合理的方式对壁面进行冷却，降低壁面温度。发展高效的冷却技术成为解决热烧蚀问题的关键，当前常用的主动冷却热防护技术包括气膜冷却、再生冷却及发汗冷却。发汗冷却由于存在致密的孔隙结构，因此可以在使用少量的冷却剂的基础上对壁面进行有效降温。相比于气态的冷却工质，液体的冷却剂由于相态的转化会带来额外的气化潜热，这能够极大的改善冷却效果。

2、不均匀热流条件下，冷却剂在多孔介质内发生局部相变，导致局部压力的增加，形成气堵现象。但是气堵严重的位置恰恰是受热较为严重的区域，由于气体的堵塞，冷却剂更容易流向低压区域，而使得受热较为严重的地方获得的冷却剂流量更少，不能形成有效的冷却。所以为抑制由于热流不均形成的冷却剂流量差异，设计出一套有效的发汗冷却系统具有重要意义。

技术实现思路

1、为了解决局部气体堵塞的问题，本发明提出了一种可抑制气体堵塞的飞行器燃烧室发汗冷却装置及其制造方法。

2、一种可抑制气体堵塞的飞行器燃烧室发汗冷却装置，包括冷却剂进口、多孔介质板和冷却剂贮藏室外壁，多孔介质板通过卡槽置于冷却贮藏室外壁的上方并固定连接，多孔介质板和冷却剂贮藏室外壁合围形成冷却剂贮藏室腔体，冷却剂进口位于冷却剂贮藏室外壁上，冷却剂通过冷却剂进口进入到冷却剂贮藏室内，在压力差的作用下，冷却剂通过多孔介质渗出到热侧壁面并形成覆盖作用，所述多孔介质板带有肋结构。

3、进一步地，所述肋的高度为1.4-1.6mm，肋的长度为0.4-0.6mm，肋的宽度与多孔介质板等宽。

4、进一步地，考虑到多孔介质板的强度及渗透性的问题，多孔介质板的孔隙率为0.05-0.3，具体的孔隙率根据实际的需要进行选择。

5、进一步地，所述多孔介质板与冷却贮藏室外壁通过焊接工艺连接。

6、进一步地，所述多孔介质和冷却剂贮藏室由不锈钢制成。

7、本发明进一步提出了一种可抑制气体堵塞的飞行器燃烧室发汗冷却装置的制造方法，包括以下步骤：根据飞行器的运行环境及尺寸需要，确定几何模型的尺寸，并进行模型的建立；根据设计的几何模型，将不锈钢材料加工成冷却剂贮藏室外壁结构，将不锈钢粉末进行烧结制成带有肋的多孔介质板；将多孔介质板与冷却剂贮藏室外壁进行装配。

8、进一步地，所述多孔介质采用不锈钢粉末烧结而成，通过压紧程度用来调整孔隙率及渗透率。

9、有益效果：

10、1、本发明多孔介质板及冷却剂贮藏室外壁均采用不锈钢制成，不锈钢具有耐腐蚀，耐高温的特点，可以抵御更高的温度。

11、2、冷却剂相变后的气体形成局部高压区域，导致流体的流动方向发生偏转，但是肋结构的存在可以在一定程度上对冷却剂的偏转效果起到抑制作用，使得冷却剂能够更加均匀的覆盖到多孔介质板的表面，隔绝外部热流的侵蚀。

12、3、肋结构的存在增大了多孔介质与冷却剂之间的接触面积，有助于热量被冷却剂吸收，可以在一定程度上提高冷却剂的有效热沉，改善热防护性能。

技术特征：

1.一种可抑制气体堵塞的飞行器燃烧室发汗冷却装置，其特征在于，包括冷却剂进口、多孔介质板和冷却剂贮藏室外壁，多孔介质板通过卡槽置于冷却贮藏室外壁的上方并固定连接，多孔介质板和冷却剂贮藏室外壁合围形成冷却剂贮藏室腔体，冷却剂进口位于冷却剂贮藏室外壁上，冷却剂通过冷却剂进口进入到冷却剂贮藏室内，在压力差的作用下，冷却剂通过多孔介质渗出到热侧壁面并形成覆盖作用，所述多孔介质板带有肋结构。

2.根据权利要求1所述的一种可抑制气体堵塞的飞行器燃烧室发汗冷却装置，其特征在于，所述肋的高度为1.4-1.6mm，肋的长度为0.4-0.6mm，肋的宽度与多孔介质板等宽。

3.根据权利要求1所述的一种可抑制气体堵塞的飞行器燃烧室发汗冷却装置，其特征在于，所述多孔介质板的孔隙率为0.05-0.3。

4.根据权利要求1所述的一种可抑制气体堵塞的飞行器燃烧室发汗冷却装置，其特征在于，所述多孔介质板与冷却贮藏室外壁通过焊接工艺连接。

5.根据权利要求1所述的一种可抑制气体堵塞的飞行器燃烧室发汗冷却装置，其特征在于，所述多孔介质和冷却剂贮藏室由不锈钢制成。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种可抑制气体堵塞的飞行器燃烧室发汗冷却装置的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：根据飞行器的运行环境及尺寸需要，确定几何模型的尺寸，并进行模型的建立；根据设计的几何模型，将不锈钢材料加工成冷却剂贮藏室外壁结构，将不锈钢粉末进行烧结制成带有肋的多孔介质板；将多孔介质板与冷却剂贮藏室外壁进行装配。

7.根据权利要求6所述的一种可抑制气体堵塞的飞行器燃烧室发汗冷却装置的制造方法，其特征在于，所述多孔介质板采用不锈钢粉末烧结而成，通过压紧程度用来调整孔隙率及渗透率。

技术总结本发明提出了一种可抑制气体堵塞的飞行器燃烧室发汗冷却装置及其制造方法，该装置包括冷却剂进口、多孔介质板和冷却剂贮藏室外壁，多孔介质板通过卡槽置于冷却贮藏室外壁的上方并固定连接，多孔介质板和冷却剂贮藏室外壁合围形成冷却剂贮藏室腔体，冷却剂进口位于冷却剂贮藏室外壁上，冷却剂通过冷却剂进口进入到冷却剂贮藏室内，在压力差的作用下，冷却剂通过多孔介质渗出到热侧壁面并形成覆盖作用，所述多孔介质板带有肋结构。本发明可使冷却装置中的冷却剂能够更加均匀的覆盖到多孔介质板的表面，隔绝外部热流的侵蚀，同时增大了多孔介质板与冷却剂之间的接触面积，有助于热量被冷却剂吸收，提高冷却剂的有效热沉，改善热防护性能。技术研发人员：周伟星,刘学,边雨阳,郑佳悦,刁彦淇受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2