[發明專利]用于冷卻高速交通工具的前緣的系統和方法

在審

• 申請號: 202011269060.5
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112810797A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 尼古拉斯·威廉·拉塞;格利高里·亞歷山大·納特蘇伊;布萊恩·馬根·拉什
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B64C1/38
• 分類號: B64C1/38;F02C7/16
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 徐穎聰

高超音速飛行器包括一個或多個前緣組件，一個或多個前緣組件被設計成管理在高速或高超音速操作期間在前緣處經受的熱負荷。具體地，前緣組件可以包括漸縮至前緣或停滯點的外壁。外壁可以限定汽化物室和在汽化物室內的毛細管結構，用于使工作流體以液體或汽化物形式循環以冷卻前緣。另外，定位在汽化物室內的熱能存儲儲存器容納用于吸收熱能的相變材料。

技術領域

本主題大體上涉及用于諸如高超音速飛行器的高速交通工具中的前緣技術。

背景技術

高速交通工具經常會遇到由于高速操作期間經受的高熱負荷而導致的熱管理問題，尤其是在自由氣流撞擊交通工具的前緣處。例如，在涉及高超音速飛行器的應用中，前緣可以包括機頭、發動機罩、以及機翼和穩定器的前緣。尤其是當這些交通工具在高超音速速度范圍(例如，5馬赫或以上)內操作時，由于入射氣流通過弓形沖擊并停留在交通工具表面，將氣體的動能轉換為內能，并且大大提高了其溫度，因此前緣可能會承受很高的熱負荷(例如500–1500W/cm²)。不加緩和地暴露在這種熱負荷下會導致部件退化和/或故障。

材料和制造技術的改進已經使高超音速飛行器能夠在較高的速度和溫度下操作。例如，已經開發出材料來增加部件可以承受的溫度，同時保持其結構完整性。在這方面，例如，鎳基高溫合金可用于800℃，單晶材料可用于1200℃，并且可能需要難熔金屬來用于更高溫度。另外，已經開發了各種冷卻技術，來為高超音速交通工具的前緣提供冷卻。然而，交通工具速度和高速飛行持續時間的相應進步已經造成需要進一步改進高速交通工具的前緣的冷卻能力和高溫耐久性。

因此，對高超音速飛行器和推進技術的改進將是有用的。更具體地，冷卻前緣或高超音速交通工具的前緣技術和方法的改進將尤其有益。

發明內容

本發明的方面和優點將部分地在以下描述中闡述，或者可以從該描述中變得顯而易見，或者可以通過實施本發明而獲知。

在本公開的一個示例性實施例中，提供了一種用于高超音速交通工具的前緣組件。該前緣組件包括：外壁，外壁漸縮至前緣，其中外壁至少部分地限定汽化物室；定位在汽化物室內的外壁的內表面上的毛細管結構；和被定位成與汽化物室熱連通的熱能存儲組件。

根據另一個示例性實施例，提供了一種用于高超音速交通工具的前緣組件。該前緣組件包括：外壁，外壁漸縮至前緣，其中外壁至少部分地限定汽化物室：定位在汽化物室內的外壁的內表面上的毛細管結構；和定位在汽化物室內的熱能存儲組件，熱能存儲組件包括容納相變材料的儲存器壁。

參考以下描述和所附權利要求書，將更好地理解本發明的這些和其他特征、方面和優點。結合在本說明書中并構成本說明書一部分的附圖示出了本發明的實施例，并且與說明書一起用于解釋本發明的原理。

附圖說明

在參考附圖的說明書中，針對本領域普通技術人員，闡述了本發明包括其最佳模式的完整且能夠實現的公開。

圖1是根據本公開的示例性實施例的高超音速交通工具的前緣的特寫截面示意圖。

圖2是根據本公開的另一示例性實施例的高超音速交通工具的前緣的特寫截面示意圖。

圖3是根據本公開的另一示例性實施例的高超音速交通工具的前緣的特寫截面示意圖。

圖4是根據本公開的另一示例性實施例的高超音速交通工具的前緣的特寫截面示意圖。

圖5是根據本公開的另一示例性實施例的高超音速交通工具的前緣的特寫截面示意圖。

圖6是根據本公開的另一示例性實施例的高超音速交通工具的前緣的特寫截面示意圖。

在本說明書和附圖中重復使用參考字符旨在表示本發明的相同或相似的特征或元件。

具體實施方式