[發(fā)明專利]利用發(fā)汗與沖擊冷卻對(duì)超燃發(fā)動(dòng)機(jī)噴注支板的熱防護(hù)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310561173.6
• 申請(qǐng)日: 2013-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN103615741A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜培學(xué);黃拯;祝銀海;熊宴斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): F23R3/28
• 分類號(hào): F23R3/28
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高溫壁面熱保護(hù)方法，特別是關(guān)于一種在高溫高速氣流中利用發(fā)汗與沖擊冷卻對(duì)超燃發(fā)動(dòng)機(jī)噴注支板的熱防護(hù)方法。

背景技術(shù)

超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是指燃料在超聲速氣流中進(jìn)行燃燒的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。在采用碳?xì)淙剂蠒r(shí)，超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行馬赫數(shù)通常在8以下，當(dāng)使用液氫燃料時(shí)，其飛行馬赫數(shù)可達(dá)到6～25。如圖1所示，超聲速或高超聲速氣流在進(jìn)口段與隔離段擴(kuò)壓減速到較低超聲速進(jìn)入到燃燒室，燃料從燃燒室壁面和/或氣流中的突出物噴入，與空氣混合、燃燒，燃燒后的氣體經(jīng)擴(kuò)張型的噴管段排出。由于燃料在燃燒室內(nèi)的滯留時(shí)間只有幾個(gè)毫秒，傳統(tǒng)的在燃燒室壁面噴注燃料的方式存在穿透距離短的缺點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)燃料與高速主流之間的有效摻混，影響燃料點(diǎn)火與燃燒。

噴注支板結(jié)構(gòu)是目前燃燒室內(nèi)一種常見的實(shí)現(xiàn)燃料和高速主流有效摻混的裝置，燃料從噴注支板上的噴油孔中噴出，與高速主流混合，以克服壁面入射穿透距離短的缺點(diǎn)，但同時(shí)高超聲速氣流在噴注支板表面滯止將產(chǎn)生嚴(yán)重的氣動(dòng)加熱，噴注支板尤其是其前緣部分極易發(fā)生燒蝕破壞，據(jù)估算，飛行器以馬赫數(shù)8在海拔27km的高空飛行時(shí)，流經(jīng)燃燒室的高溫燃?xì)饪倻乜蛇_(dá)3000K以上，接近目前采用的燃料的強(qiáng)制對(duì)流冷卻的最大冷卻能力，必須采用更為有效的主動(dòng)冷卻方式降低噴注支板表面溫度。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種在高溫高速氣流中利用發(fā)汗與沖擊冷卻對(duì)超燃發(fā)動(dòng)機(jī)噴注支板的熱防護(hù)方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種利用發(fā)汗與沖擊冷卻對(duì)超燃發(fā)動(dòng)機(jī)噴注支板的熱防護(hù)方法，其包括以下內(nèi)容：1）用耐高溫材料制作出多微孔結(jié)構(gòu)的噴注支板，在噴注支板內(nèi)設(shè)置一將其分隔為前空腔和后空腔的支撐肋，支撐肋上設(shè)置有連通前、后空腔的沖擊孔，將超燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料管與噴注支板的后空腔連通；2）利用燃料滲出多微孔結(jié)構(gòu)噴注支板孔隙的過程，強(qiáng)制進(jìn)行對(duì)流換熱，帶走噴注支板表面的熱量，并利用燃料滲出在噴注支板表面形成薄膜層，阻隔主流對(duì)噴注支板的傳熱；3）利用燃料從后空腔經(jīng)支撐肋上的沖擊孔噴射到前空腔內(nèi)表面，與前空腔內(nèi)表面進(jìn)行對(duì)流換熱，同時(shí)利用噴注支板內(nèi)的支撐肋增強(qiáng)噴注支板的強(qiáng)度。

所述噴注支板上開設(shè)有若干0.5mm的噴油孔。

所述噴注支板的外部形狀為與主流來(lái)流方向呈一傾斜角度的菱形。

所述支撐肋上的沖擊孔為單排或多排，且所述沖擊孔的直徑為毫米量級(jí)。

所述燃料采用氣態(tài)燃料或液態(tài)燃料。

采用微米量級(jí)直徑的金屬粉末與有機(jī)粘結(jié)劑均勻混練，經(jīng)制粒后在加熱塑化狀態(tài)下用注射成形機(jī)注入模腔內(nèi)固化成形，然后用化學(xué)或熱分解的方法將成形坯中的粘結(jié)劑脫除，并經(jīng)燒結(jié)致密化得到最終產(chǎn)品。