[實用新型]一種半開式高溫熱管結(jié)構(gòu)

有效

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• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN211261901U
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設計）人: 陳思員;初敏;胡龍飛;羅曉光;韓海濤;魯芹;俞繼軍;艾邦成
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04;B64D45/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 茹阿昌

本實用新型一種半開式高溫熱管結(jié)構(gòu)，包括：金屬腔體、毛細結(jié)構(gòu)、儲液結(jié)構(gòu)、充裝管、排氣管、溫度控制開關和加強結(jié)構(gòu)。熱管處于常溫封閉、高溫開啟狀態(tài)，利用腔內(nèi)工質(zhì)的相變及排出過程耗散熱量，實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的非燒蝕熱防護。溫度控制開關用于控制排氣管的關閉或開啟，保證半開式熱管在常溫下的密封保存和高溫下的排氣通暢。通過金屬毛細絲網(wǎng)構(gòu)建毛細結(jié)構(gòu)和儲液結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)冷卻劑工質(zhì)的輸運和存儲，使得半開式高溫熱管既具有主動冷卻技術的熱耗散能力，又不需要儲箱和供應系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)更加簡單可靠，適用于應對極高熱環(huán)境狀態(tài)下的局部熱防護。

技術領域

本實用新型具體涉及一種半開式高溫熱管結(jié)構(gòu)，屬于高超聲速飛行器熱防護領域。

背景技術

隨著高超技術的進步，對高超聲速飛行器的性能需求越來越高，其所面臨的熱環(huán)境也越來越嚴酷，飛行器關鍵部位的熱防護技術稱為制約其發(fā)展的關鍵瓶頸技術。

高超聲速飛行器具有保形要求，需要飛行器采用非/微燒蝕熱防護，傳統(tǒng)的燒蝕熱防護技術難以滿足需求。以C/C、C/SiC等復合材料為主的被動式熱防護技術目前應用較多，但其存在氧化和高溫燒蝕的問題，在極高熱流狀態(tài)下，防熱壓力較大。以封閉式高溫熱管為核心的疏導式熱防護技術自身缺乏熱耗散機制，只適用于前緣結(jié)構(gòu)等熱量集中分布情況下的熱防護，對于控制舵舵面等大面積區(qū)域受熱的情況，防熱效果有限。再生冷卻、發(fā)汗冷卻等主動冷卻技術雖然冷卻效率極高，但需要冷卻劑供應系統(tǒng)和儲箱，對能源、空間需求高，且系統(tǒng)復雜，技術成熟度低。

因此，需要發(fā)展一種新的熱防護技術，既可以應對更高的熱環(huán)境狀態(tài)，同時系統(tǒng)簡單可靠，從而為極高狀態(tài)下的飛行器熱防護提供新的解決途徑。

實用新型內(nèi)容

本實用新型解決的技術問題為：克服現(xiàn)有技術的不足，將主動冷卻的思想與疏導式熱防護技術融合起來，提出一種半開式高溫熱管結(jié)構(gòu)，特別是一種自帶熱耗散機制的半開式高溫熱管防熱結(jié)構(gòu)。

本實用新型采用的技術方案為：

一種半開式高溫熱管結(jié)構(gòu)，包括：金屬腔體、毛細結(jié)構(gòu)、儲液結(jié)構(gòu)、充裝管、排氣管、溫度控制開關和n個加強結(jié)構(gòu)；

金屬腔體為封閉式的腔體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部充裝堿金屬工質(zhì)，毛細結(jié)構(gòu)緊貼腔體內(nèi)壁面，儲液結(jié)構(gòu)放置于腔體內(nèi)部的非加熱壁面，充裝管與排氣管開孔于非加熱壁面，溫度控制開關置于排氣管內(nèi)，n個加強結(jié)構(gòu)布置于腔體內(nèi)部。

所述金屬腔體的材料為不銹鋼、鎳鉻合金或鈮合金中的任意一種，金屬腔體壁厚的取值范圍為1～3mm。

所述毛細結(jié)構(gòu)由3層毛細絲網(wǎng)組成，用于為工質(zhì)回流提供毛細力，所述毛細絲網(wǎng)的材質(zhì)為不銹鋼或鉬，3層毛細絲網(wǎng)采用粗-細-粗方式排列，位于中間層的毛細絲網(wǎng)的篩網(wǎng)目數(shù)為300目，位于外側(cè)兩層的毛細絲網(wǎng)的篩網(wǎng)目數(shù)為100目。

所述儲液結(jié)構(gòu)由10～20層毛細絲網(wǎng)壓制而成，儲液結(jié)構(gòu)的總厚度小于金屬腔體厚度的一半；儲液結(jié)構(gòu)毛細絲網(wǎng)的材質(zhì)為不銹鋼或鉬，篩網(wǎng)目數(shù)為100目。

所述充裝管采用金屬直圓管，充裝管直徑的取值范圍為4～10mm，充裝管的壁厚度為1mm。

所述排氣管采用金屬直圓管，排氣管直徑的取值范圍為4～20mm，排氣管的管壁厚度取值范圍為1～3mm，排氣管的管口置于金屬腔體的中心處。

所述溫度控制開關采用Ag5釬料制成。

n個加強結(jié)構(gòu)表面鋪設3層毛細絲網(wǎng)，與金屬腔體內(nèi)壁面處毛細絲網(wǎng)保持連通性。

所述金屬腔體腔內(nèi)堿金屬工質(zhì)采用鉀、鈉或鋰任意之一，堿金屬工質(zhì)的純度不低于95％，工質(zhì)總量占腔內(nèi)體積的30～50％。

本實用新型的優(yōu)點和積極效果在于：

1)本實用新型借鑒了主動冷卻消耗工質(zhì)質(zhì)量實現(xiàn)熱量耗散的思路，可有效應對極高熱流狀態(tài)下的熱防護難題。