模塊化再生冷卻裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于超燃發(fā)動機熱防護技術領域，尤其涉及一種模塊化再生冷卻裝置。
【背景技術】
[0002]超燃發(fā)動機燃燒室承受嚴重的氣動加熱，同時需要長時間工作，熱載荷非常大，需要對燃燒室進行熱防護。再生主動冷卻是經(jīng)常采用的熱防護方法，發(fā)動機工作時燃料作為冷卻劑流經(jīng)冷卻通道，對內壁進行對流冷卻，燃料自身受熱升溫后流出冷卻通道再進入燃燒室進行燃燒。相關資料分析表明，燃油冷卻量不足和局部燒蝕破壞兩個問題使得燃油主動冷卻熱防護方式在超燃發(fā)動機的熱防護上遇到了很大的技術難題。
[0003](I)燃油冷卻量不足受超燃發(fā)動機燃油量的限制，現(xiàn)有的主動冷卻裝置需要將燃油加熱到600°C以上才能達到冷卻目的。為此，一方面主動冷卻裝置材料需要采用高熱導率的紫銅，而紫銅的使用溫度較低，為700-800°C ;另一方面，燃油冷卻通道的直徑也必須小于3.0_。該狀況大大降低了主動冷卻裝置的使用溫度和冷卻效果。
[0004](2)局部燒蝕破壞超燃發(fā)動機燃燒室內部的局部位置由于激波邊界層干擾或者高溫燃氣沖刷固壁，出現(xiàn)局部熱流峰值，稱為“熱點”。這一現(xiàn)象造成主動冷卻裝置的溫度場不均勻，局部燒蝕破壞和熱應力破壞的危險增大。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述技術問題，本發(fā)明提供了一種模塊化再生冷卻裝置，它可以有效降低局部熱點位置的溫度，使防熱裝置的溫度等溫化，提高燃油的最高溫度，使用所需要的冷卻用燃料少，具有熱沉式的功能模塊，抗熱沖擊性能較好。
[0006]本發(fā)明的技術方案為:
[0007]—種模塊化再生冷卻裝置，包括:
[0008]熱管，其呈平板狀；
[0009]熱沉式防熱結構，其呈塊狀，若干熱沉式防熱結構設置于所述熱管的內部；
[0010]燃油冷卻通道，其伸入至所述熱管的內部。
[0011]優(yōu)選的是，所述的模塊化再生冷卻裝置中，所述燃油冷卻通道的外直徑為3-10_，壁厚為1-1.5mm。
[0012]優(yōu)選的是，所述的模塊化再生冷卻裝置中，所述燃油冷卻通道呈蛇形，沿所述熱管的長度方向延伸，或所述燃油冷卻通道具有螺旋狀管段，所述螺旋狀管段位于所述熱管的中部。
[0013]優(yōu)選的是，所述的模塊化再生冷卻裝置中，所有熱沉式防熱結構的質量之和為所述熱管質量的2-10倍，體積為所述熱管容積的20-70%。
[0014]優(yōu)選的是，所述的模塊化再生冷卻裝置中，若干熱沉式防熱結構規(guī)則排列于所述熱管的內部。
[0015]優(yōu)選的是，所述的模塊化再生冷卻裝置中，所述熱沉式防熱結構的材質為紫銅或媽滲銅。
[0016]優(yōu)選的是，所述的模塊化再生冷卻裝置中，所述熱管的充裝工質為鈉或鋰，充裝量為 0.07-0.2g/cm3。
[0017]優(yōu)選的是，所述的模塊化再生冷卻裝置中，所述熱管的材質為鎳基高溫合金或鈮合金。熱管的結構強度大于0.5MPa。
[0018]相對于一般的再生冷卻裝置，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0019]1、采用了模塊化設計技術，降低了再生冷卻裝置實現(xiàn)和維護的難度，提高了使用可靠性。
[0020]2、采用具有高導熱能力的熱管作為疏導介質進行熱量傳輸，可以極大的降低了再生冷卻裝置的局部位置的溫度。
[0021]3、針對再生裝置使用的熱環(huán)境，進行燃油冷卻通道的尺寸和位置設計，能夠在保證再生冷卻裝置使用性能的前提下有效減輕燃料冷卻的壓力。
[0022]4、具有熱沉式的功能模塊，抗熱沖擊性能良好。
【附圖說明】
[0023]圖1本發(fā)明提供的一種模塊化再生冷卻裝置結構示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明提供的一種模塊化再生冷卻裝置的外觀示意圖。
[0025]圖3為模塊化再生冷卻裝置的表面溫度-燃油冷卻曲線。
[0026]圖4(a)和圖4(b)分別為典型超燃燃燒室熱環(huán)境下紫銅燃油冷卻裝置和模塊化再生冷卻裝置的溫度分布圖。
【具體實施方式】
[0027]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0028]請參閱圖1、圖2、圖3和圖4，本發(fā)明提供了一種模塊化再生冷卻裝置，包括:熱管，其呈平板狀；熱沉式防熱結構，其呈塊狀，若干熱沉式防熱結構設置于所述熱管的內部；燃油冷卻通道，其伸入至所述熱管的內部。
[0029]本發(fā)明基于功能化的模塊設計理念，提出了一種模塊化再生冷卻裝置。該再生冷卻裝置通過平板狀熱管內熱量遠程傳輸與燃油冷卻耦合的方式實現(xiàn)高效防熱。圖1為本發(fā)明提供的一種模塊化再生冷卻裝置的示意圖。模塊化再生冷卻裝置包括三個模塊:高溫熱管1、多個熱沉式防熱結構2和燃油冷卻通道3。此結構采用了模塊化設計技術，降低了再生冷卻裝置實現(xiàn)和維護的難度，提高了使用可靠性。
[0030]本發(fā)明的工作原理為:在氣動熱環(huán)境下，再生冷卻裝置的表面產(chǎn)生不均勻加熱。當再生冷卻裝置加熱達到熱管啟動溫度下限后，高溫熱管I開始啟動，將局部高熱流部位的熱量快速傳輸至低熱流區(qū)，使得再生冷卻裝置等溫化。由于熱沉式的模塊2與燃油冷卻通道3與高溫熱管I呈一體化結構，高溫熱管I疏導后的熱量很容易傳遞到熱沉式的模塊2和燃油冷卻通道3中，從而讓實現(xiàn)熱量地疏導。
[0031]進一步地，所述的模塊化再生冷卻裝置中，所述燃油冷卻通道的外直徑為3-10_，壁厚為1-1.5mm。針對再生裝置使用的熱環(huán)境，進行蛇形燃油冷卻通道3的尺寸和位置設計，能夠在保證再生冷卻裝置使用性能的前提下有效減輕燃料冷卻的壓力。
[0032]進一步地，所述的模塊化再生冷卻裝置中，所述燃油冷卻通道呈蛇形，沿所述熱管的長度方向延伸，以延長燃油冷卻通道從熱管內部經(jīng)過的路徑，改善冷卻效果；所述燃油冷卻通道具有螺旋狀管段，所述螺旋狀管段位于所述熱管的中部，以增加燃油冷卻通道在熱管內部的長度，達到改善冷卻效果的目的。
[0033]進一步地，所述的模塊化再生冷卻裝置中，所有熱沉式防熱結構的質量之和為所述熱管質量的2-10倍，體積為所述熱管容積的20-70%。
[0034]進一步地，所述的模塊化再生冷卻裝置中，若干熱沉式防熱結構規(guī)則排列于所述熱管的內部。
[0035]進一步地，所述的模塊化再生冷卻裝置中，所述熱沉式防熱結構的材質為紫銅或媽滲銅。