[發(fā)明專利]用于冷卻高速交通工具的前緣的系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011269250.7
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112810799A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設計）人: 尼古拉斯·威廉·拉塞;布萊恩·馬根·拉什;格利高里·亞歷山大·納特蘇伊
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B64C1/38
• 分類號: B64C1/38;B64D33/02;F02C7/16
• 代理公司: 上海華誠知識產(chǎn)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冷卻高超音速飛行器的暴露于例如極高溫度和/或熱梯度的高熱負荷的某些部分的前緣。具體地，前緣組件可以包括漸縮至前緣或停滯點的外壁。冷卻劑供應源可以與至少一個流體通道流體連通，至少一個流體通道穿過外壁，以將冷卻流體流輸送到停滯點。另外，機頭罩至少部分地被定位在至少一個流體通道之上或之內(nèi)，并且由前緣暴露于預定臨界溫度時會燒蝕或熔化的材料形成，機頭罩被構造用于限制冷卻劑流，直到機頭罩被燒蝕或熔化掉。

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(jīng)常會遇到由于高速操作期間經(jīng)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(fā)動機罩、以及機翼和穩(wěn)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(nèi)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(zhuǎn)換為內(nèi)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(jīng)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(jīng)開發(fā)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(jīng)開發(fā)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(xù)時間的相應進步已經(jīng)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(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的方面和優(yōu)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(fā)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，包括外壁、至少一個流體通道和冷卻劑供應源，外壁漸縮至前緣，至少一個流體通道穿過外壁，冷卻劑供應源與至少一個流體通道流體連通，用于通過至少一個流體通道提供冷卻劑流。機頭罩至少部分地被定位在至少一個流體通道之上或之內(nèi)，并且由前緣暴露于預定臨界溫度時會燒蝕或熔化的材料形成，機頭罩被構造用于限制冷卻劑流，直到機頭罩被燒蝕或熔化掉。

根據(jù)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，包括：外壁、至少一個流體通道和機頭罩，外壁漸縮至前緣，至少一個流體通道穿過外壁，機頭罩至少部分地阻塞至少一個流體通道，并且由前緣暴露于預定臨界溫度時會燒蝕或熔化的材料形成，機頭罩被構造用于限制冷卻劑流，直到機頭罩被燒蝕或熔化掉。

參考以下描述和所附權利要求書，將更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)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(fā)明的實施例，并且與說明書一起用于解釋本發(fā)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(fā)明包括其最佳模式的完整且能夠?qū)崿F(xiàn)的公開。

圖1是根據(jù)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(jù)本主題的示例性實施例的冷卻前緣并促進高超音速交通工具的磁流體動力產(chǎn)生或控制的方法。

圖3是根據(jù)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(jù)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(jù)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。