線時(shí)再生。在一種方法中，自我再生襯里包含經(jīng)催化以促進(jìn)沿著反應(yīng)器殼11的內(nèi)部表面的碳或焦炭形成以再生碳襯里的碳。在另一方法中，自我再生襯里包含具有焦炭的石墨層的自我再生襯層。在另一方法中，自我再生襯里包含具有焦炭的納米結(jié)構(gòu)化層的襯層。在另一方法中，自我再生襯里包含具有石墨(graphene)的納米結(jié)構(gòu)化層的襯層。在一種方法中，自我再生襯里包含用以在操作期間自反應(yīng)室15快速移除熱的定向?qū)崧?direct1nal thermal conductivity) ο
[0079]在一種方法中，襯里260包含操作以為所使用的金屬合金提供保護(hù)并減慢熱轉(zhuǎn)移的低導(dǎo)熱率涂層。在另一方法中，襯里可為由耐高溫、低導(dǎo)熱率材料制成的浮動(dòng)捕獲的襯里。此襯里將減小熱轉(zhuǎn)移及侵蝕?？山柚鷮fC或錸的真空等離子噴涂至經(jīng)機(jī)械加工成所需襯里外徑的凈形尺寸(net shape dimens1n)的適當(dāng)心軸上來形成浮動(dòng)捕獲的襯里。HfC或錸的噴涂涂層之后接著是能夠在必要溫度下支撐結(jié)構(gòu)的鎢結(jié)構(gòu)層。鎢層然后接著是鉬及可能的另一鎢和/或鎳、鈷、鉻、鋁釔結(jié)構(gòu)層。所有層將使用真空等離子噴涂來施加且將在心軸的內(nèi)徑化學(xué)蝕刻后獨(dú)立存在。
[0080]在一種方法中，反應(yīng)器殼11的一個(gè)或多個(gè)部分包含主動(dòng)冷卻以耗散來自反應(yīng)器室15的熱并限制由于高溫及其它操作條件所致的反應(yīng)器殼11的熔化或其它劣化。在一種方法中，主動(dòng)冷卻包含主動(dòng)冷卻系統(tǒng)。如圖7中圖解說明了反應(yīng)器殼11的一部分的剖面，其展示包含形成于反應(yīng)器殼11中以使冷卻劑沿著反應(yīng)器殼11流動(dòng)以自其移除熱的多個(gè)冷卻通路300。主動(dòng)冷卻系統(tǒng)也可包含用于提供通過冷卻通道300的加壓冷卻劑的冷卻劑源。如圖7中所圖解說明，冷卻通路可大體繞反應(yīng)器殼11周邊延伸，在一種方法中，其包含大體環(huán)形配置。也可存在歧管以用于將冷卻劑提供至冷卻通路300及自冷卻通路300提供冷卻劑。
[0081]在一種方法中，冷卻通路300可包含形成于反應(yīng)器殼的表面中的一個(gè)或多個(gè)通道。在另一方法中，冷卻通路300可包含形成于反應(yīng)器殼11中以用于使冷卻流體從中流過的一個(gè)或多個(gè)管或大體中空隧道，如呈圖7中所圖解說明的形式。通路300可沿著反應(yīng)器的一個(gè)或多個(gè)表面延伸或其可形成于反應(yīng)器殼11的壁內(nèi)，如圖9中所圖解說明。通路300可以多種定向提供且可按以下方式延伸:沿著反應(yīng)器殼11軸向延伸、繞反應(yīng)器殼11周邊延伸、徑向穿過反應(yīng)器殼延伸、在環(huán)形反應(yīng)器殼附近螺旋延伸或本領(lǐng)域中已知的其它定向延伸。
[0082]在另一方法中，冷卻通路300可包含在內(nèi)層與外層、若干襯層或內(nèi)殼與外殼之間的一個(gè)或多個(gè)空間，如先前所闡述，以提供一個(gè)或多個(gè)冷卻通道，諸如呈圖4的通道245。另夕卜，流量操縱器可提供于內(nèi)層與外層、若干襯層或若干殼之間的空間內(nèi)以沿著所期望流動(dòng)圖案(pattern)引導(dǎo)冷卻流體。如圖10中所圖解說明，突出部315 (諸如銷、鰭片或其它突出部)可用于內(nèi)層與外層之間的空間內(nèi)以增加冷卻的表面積。此外，冷卻系統(tǒng)可包含如本文中所闡述的不同類型的冷卻通路300的組合。舉例而言，冷卻通路300可包含在反應(yīng)器殼11的層215與層220之間的冷卻通道300以及形成于內(nèi)層215與外層220中的一者的表面中的若干通道以使得流過冷卻通道的冷卻劑也通過反應(yīng)器殼通道245。
[0083]冷卻通路300可借助多種方法形成。在一種方法中，冷卻通路300經(jīng)機(jī)械加工至反應(yīng)器殼中。在另一方法中，部分通路可沿著反應(yīng)器殼11的一個(gè)或多個(gè)層或殼的表面形成，如上文所闡述，且在將層和/或殼連結(jié)在一起后，可在層或殼之間形成完整通路300，如圖10中所示。類似地，一部分通路可形成于反應(yīng)器壁或?qū)拥谋砻嫔锨彝繉踊蛞r里可施加于該部分通路上以在反應(yīng)器壁或?qū)优c涂層或襯里之間提供完整通路300。在另一方法中，可將涂層或襯里施加于界定完整或部分通路的型樣中。如上文所闡述，這些部分或完整通路可借助機(jī)械加工、澆鑄，或在施加特定涂層、層或襯里期間，或借助其它手段形成。冷卻通路300也可借助本領(lǐng)域中眾所周知的其它方法形成。銷、鰭片或其它突出部可用于通路中以增加冷卻的表面積?？蓪⒌蛯?dǎo)熱率涂層施加至襯里，該涂層操作以為所使用的金屬合金提供保護(hù)，并減慢對(duì)主動(dòng)冷卻的熱轉(zhuǎn)移及增加效率。借助實(shí)例的方式，該涂層可為鎳或銅合金，該鎳或銅合金真空等離子噴涂至內(nèi)襯層上，首先以允許結(jié)構(gòu)金屬粘附至低導(dǎo)熱率材料的接合涂層開始。接合涂層可含有鎳、鈷、鋁和/或釔，然后接著鉬及鎢，且最后然后接著HfC或Hf 02 ο
[0084]界定冷卻通路的壁可借助充當(dāng)冷卻鰭片而有助于至循環(huán)的冷卻劑中的熱轉(zhuǎn)移且也支撐冷卻劑壓力負(fù)載。在一種方法中，熱氣體壁(冷卻劑與熱燃燒氣體之間的反應(yīng)器殼11壁的一部分)的厚度經(jīng)優(yōu)化以使對(duì)穿過襯里的壁及進(jìn)入至冷卻劑通道300的熱流的阻力最小化同時(shí)相對(duì)于壓力及熱負(fù)載提供結(jié)構(gòu)完整性。在一種方法中，熱氣體壁的厚度介于0.254cm(0.10英寸)與0.9525cm(0.375英寸)之間，且在另一實(shí)例中介于0.381cm(0.15英寸)與0.5715cm(0.225英寸)之間。在另一方法中，冷卻通路之間的壁經(jīng)優(yōu)化為鰭片以提供自熱的壁至冷卻劑的低熱阻以及維持結(jié)構(gòu)完整性。
[0085]在另一方法中，冷卻劑通路含有流動(dòng)增強(qiáng)器以增強(qiáng)冷卻劑的流動(dòng)以增加冷卻劑熱轉(zhuǎn)移系數(shù)及自壁至冷卻劑的熱通量。在一種方法中，流動(dòng)增強(qiáng)器含有垂直于冷卻劑流動(dòng)方向或與其成較小角定向的肋以重新開始冷卻劑邊界層，增加冷卻劑熱轉(zhuǎn)移系數(shù)并增加自壁至冷卻劑中的熱通量。由以小于90度的角定位的肋賦予的渦流將賦予渦流速度分量，從而使冷卻劑混合且導(dǎo)致自壁至冷卻劑的較高熱轉(zhuǎn)移速率。
[0086]當(dāng)組裝反應(yīng)器殼11時(shí)，冷卻劑通道300的歧管及網(wǎng)絡(luò)協(xié)作以形成歧管以供流動(dòng)的冷卻劑以移除在超音速反應(yīng)器5的燃燒過程期間所產(chǎn)生的熱達(dá)到維持可接受的反應(yīng)器壁溫度的程度。
[0087]在一種方法中，將冷卻劑流體加壓至相對(duì)高的壓力以使得流過反應(yīng)器殼11的一部分的冷卻劑具有介于350psig與3200psig之間且在另一方法中介于100psig與2000psig之間的壓力。且在另一方法中，在1500psig與1600psig之間。相對(duì)高的壓力借助避免在使用例如水作為冷卻流體時(shí)的相變來減小冷卻劑循環(huán)的復(fù)雜性。冷卻劑壓力、循環(huán)速率及溫度經(jīng)設(shè)定以提供足夠用的冷卻劑流以充分移除反應(yīng)器室15中所產(chǎn)生的熱的一部分以維持可接受的反應(yīng)器壁溫度，特別是在燃料料流的燃燒及超音速膨脹期間。在一種方法中，冷卻劑具有介于28，OOOpph與47，OOOpph之間且在另一實(shí)例中介于33，500pph與約80，OOOpph之間的穿過冷卻劑通路的流速。在一個(gè)實(shí)例中，冷卻劑具有介于10°C (50° F)至121°C (250° F)之間且在另一實(shí)例中介于29°C (85° F)至65°C (150° F)之間的入口溫度。在一個(gè)實(shí)例中，冷卻劑具有37°C (100° F)至371°C(700° F)且在另一實(shí)例中自121°C (250° F)至315°C (600° F)的出口溫度?？墒褂帽绢I(lǐng)域中已知的多種冷卻劑。在一個(gè)實(shí)例中，冷卻劑包含水。在另一實(shí)例中，冷卻劑包含蒸汽、氫氣或甲烷，且可含有流體的混合物。
[0088]在一種方法中，沖擊冷卻(impingement cooling)可用作主動(dòng)冷卻以耗散來自反應(yīng)器室15的熱并限制由于高溫及其它操作條件所致的反應(yīng)器殼11的熔化或其它劣化。沖擊冷卻可采用氣體或液體。在一種方法中，沖擊冷卻可采用一系列沖擊射流(impingementjet)來影響高熱轉(zhuǎn)移。舉例而言，可將高速射流引導(dǎo)至待冷卻的殼上。在冷卻射流接觸殼的表面時(shí)，其沿平行于殼表面的所有方向轉(zhuǎn)向。這些射流可繞殼諸如隨機(jī)或以型樣配置。沖擊冷卻可包含諸如將蒸汽膨脹用于熱的壁的冷卻的高沖擊系統(tǒng)、液體壁沖擊及氣體滲透冷卻等技術(shù)。
[0089]在一種方法中，熱管可充當(dāng)主動(dòng)冷卻機(jī)制。熱管可傳導(dǎo)高達(dá)固態(tài)銅傳導(dǎo)部件的熱能的250倍。
[0090]在一種方法中，如圖12中所圖解說明，膜障壁350可沿著反應(yīng)器殼11的至少一部分的內(nèi)表面提供以為反應(yīng)器室15提供至少一部分障壁。膜障壁350可有助于限制劣化，包含由于反應(yīng)器室15內(nèi)的高溫、流速及其它惡劣條件所致的反應(yīng)器殼11的熔化、侵蝕或腐蝕。
[0091]在一種方法中，膜障壁350包含冷流體障壁。如本文中所使用，冷流體障壁指流體障壁相對(duì)于反應(yīng)器室15中的溫度的溫度。因此，冷流體障壁可具有高溫，但相對(duì)于反應(yīng)器室15為較冷的。在一個(gè)實(shí)例中，冷流體障壁的溫度介于1648°C (3000° F)與27600C (5000° F)之間。在另一實(shí)例中，冷流體障壁的溫度介于1982°C (3600° F)與25370C (4600。F)之間。
[0092]借助一個(gè)實(shí)例，冷流體障壁可包含冷蒸汽障壁。在另一實(shí)例中，冷流體障壁包含熔化金屬障壁。在另一實(shí)例中，冷流體障壁包含水或蒸汽。在另一方法中，冷流體障壁包含空氣或氫氣。在另一實(shí)例中，冷流體障壁包含甲燒。冷流體障壁也可包含本領(lǐng)域中已知的其它流體或若干流體的組合。借助一種方法，冷流體障壁包含構(gòu)成工藝料流的至少一部分的流體。
[0093]膜障壁可以各種方式提供于反應(yīng)器殼11的一部分的內(nèi)部表面上。參考圖13，在一種方法中，反應(yīng)器殼11包含穿過其至少一部分的開口 360以允許冷流體從中通過并形成冷流體障壁。這可以采取流入核心流的狹槽的形式。在另一方法中，反應(yīng)器殼11可包含促進(jìn)冷流體從中泄漏以提供流體障壁的多孔壁365。借助一種方法，反應(yīng)器殼可包含類似于上文關(guān)于主動(dòng)冷卻系統(tǒng)所闡述的通路的通路(未展示)且可穿過其提供用于形成冷流體障壁的冷流體。在此方法中，歧管管路可經(jīng)提供以透過通路及開口引入冷流體。在另一方法中，如先前所闡述，反應(yīng)器殼11可包含內(nèi)殼215及外殼220，且內(nèi)殼215可包含開口或在內(nèi)殼215的至少一部分上包括多孔壁。在此方法中，冷流體可通過界定于外殼220與內(nèi)殼215之間的通道或通路以泄漏穿過多孔壁內(nèi)殼215以在內(nèi)殼215的一部分的內(nèi)表面上形成冷流體障壁。同樣地，如上文關(guān)于圖6所闡述，在襯里260提供于反應(yīng)器殼11內(nèi)側(cè)的情況下，襯里可為多孔或可穿透襯里以允許冷流體通過襯里并在其內(nèi)表面上形成冷流體障壁。膜障壁也可借助其它方法(包含本領(lǐng)域中已知的方法)沿著反應(yīng)器殼11的一部分的內(nèi)表面形成。
[0094]在另一方法中，壁可含有過多小孔360，這些小孔以膜方式排放流體，從而形成全覆蓋膜冷卻表面。
[0095]在另一方法中，壁可含有為其供應(yīng)冷卻劑且借助沿下游方向沿著壁排放冷卻劑而形成冷卻膜的狹槽或窗板。膜障壁350也可借助其它方法(包含本領(lǐng)域中已知的方法)沿著反應(yīng)器殼11的一部分的內(nèi)表面形成。
[0096]在另一方法中，沖擊方法可與全覆蓋膜冷卻方法組合，其中沖擊流體在沖擊熱的壁之后透過此壁365中的膜冷卻孔360排放，提供兩種冷卻效應(yīng)。
[0097]以此方式，借助在反應(yīng)器殼11的至少一部分的內(nèi)表面上提供膜障壁350，可在超音速反應(yīng)器5的操作期間限制反應(yīng)器殼11的劣化。膜障壁可借助為熱核心流體提供障壁及以膜冷卻溫度借助膜對(duì)流冷卻壁來減小在操作期間反應(yīng)器殼11所暴露于的溫度。
[0098]冷卻系統(tǒng)可并入有如上文所闡述的各種機(jī)制以提供最高操作效率的最佳組合。
[0099]前述說明提供關(guān)于反應(yīng)器殼11或反應(yīng)器殼11的一部分的數(shù)種方法。以此方式，應(yīng)理解，反應(yīng)器殼11的至少一部分可指整個(gè)反應(yīng)器殼11或其可指小于整個(gè)反應(yīng)器殼，如現(xiàn)在將進(jìn)一步詳細(xì)闡