一种用于高速飞机的通道主动冷却前缘结构的制作方法

本申请属于散热器配置，特别涉及一种用于高速飞机的通道主动冷却前缘结构。

背景技术：

1、高速飞机在高空高速飞行时，表面承受着剧烈的气动加热，这对结构的耐温性和承载能力提出了巨大的挑战。机翼前缘作为气动加热非常严重的部位，局部承受兆瓦级的热流，平衡温度可达六百摄氏度以上，一般材料已难以使用。同时，高温会降低材料的强度极限以及承载能力，严重时可能破坏飞行器结构，影响飞行器的安全运行，因此有必要采取一定的热防护设计。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请提供了一种用于高速飞机的通道主动冷却前缘结构，包括：

2、分布在机翼上翼面内侧的多个上冷却管路单元；

3、分布在机翼下翼面内侧的多个下冷却管路单元；

4、进口管路，位于机翼前缘内侧，分别与多个上冷却管路单元进口以及多个下冷却管路单元进口连接；

5、分别与多个上冷却管路单元出口连接的上出口管路；

6、分别与多个下冷却管路单元出口连接的下出口管路；

7、机翼前缘冷却管路，沿展向布置于机翼最前缘，其入口与进口管路连接，出口与上出口管路或/和下出口管路连接；

8、其中，冷却介质从进口管路流入，由上出口管路与下出口管路流出。

9、优选的是，多个上冷却管路单元位于同一平面形成上冷却网，多个下冷却管路单元位于同一平面形成下冷却网，上冷却网、下冷却网与进口管路形成楔形结构。

10、优选的是，每个上冷却管路单元和下冷却管路单元分别包括多个反向分形构型结构布置的相互平行的子通道，所述子通道沿弦向由前向后分为多级，每两个上一级的子通道汇入一个下一级的子通道。

11、优选的是，子通道在汇入处的夹角为60°。

12、优选的是，所有子通道截面为矩形。

13、优选的是，上一级的子通道的宽度与下一级的子通道的宽度之比为1:1.4。

14、优选的是，相邻上冷却管路单元之间相互平行，相邻下冷却管路单元之间相互平行。

15、优选的是，进口管路与用于提供冷却介质的主输入管路连接，上出口管路与下出口管路均与用于排出冷却介质的主输出管路连接。

16、优选的是，机翼前缘冷却管路的截面积沿冷却介质流动方向逐渐减小，上出口管路与下出口管路的截面积沿冷却介质流动方向逐渐增大，主输出管路与上出口管路、下出口管路截面积最大处连接。

17、本申请的优点包括：

18、1、相较于被动热防护结构，本申请可以选用较为轻质的材料，从而在保证温度可控的情况下，减轻结构重量，提高承载能力。

19、2、本申请可在高温环境下保证结构在较低温度下运行，实现耐低温材料在高温环境下的应用。

20、3、相较于其他机翼前缘结构方案，本申请使机翼前缘结构的整体均温性好，热应力水平较低。

21、4、本申请流动阻力小，冷却效果在前缘上的分配更均匀，其冷却介质难以出现汽化、利用效率较高且无流动滞止区，不易堵塞。

22、因此，本发明相较于现有方案，在高速飞行前缘结构应用上和热承载特性上具有显著的优势。

技术特征：

1.一种用于高速飞机的通道主动冷却前缘结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的用于高速飞机的通道主动冷却前缘结构，其特征在于，多个上冷却管路单元（7）位于同一平面，形成上冷却网，多个下冷却管路单元（8）位于同一平面，形成下冷却网，上冷却网、下冷却网与进口管路（5）形成楔形结构。

3.如权利要求1所述的用于高速飞机的通道主动冷却前缘结构，其特征在于，每个上冷却管路单元（7）和下冷却管路单元（8）分别包括多个反向分形构型结构布置的相互平行的子通道，所述子通道沿弦向由前向后分为多级，每两个上一级的子通道汇入一个下一级的子通道。

4.如权利要求3所述的用于高速飞机的通道主动冷却前缘结构，其特征在于，子通道在汇入处的夹角为60°。

5.如权利要求3所述的用于高速飞机的通道主动冷却前缘结构，其特征在于，所有子通道截面为矩形。

6.如权利要求5所述的用于高速飞机的通道主动冷却前缘结构，其特征在于，上一级的子通道的宽度与下一级的子通道的宽度之比为1:1.4。

7.如权利要求3所述的用于高速飞机的通道主动冷却前缘结构，其特征在于，相邻上冷却管路单元（7）之间相互平行，相邻下冷却管路单元（8）之间相互平行。

8.如权利要求3所述的用于高速飞机的通道主动冷却前缘结构，其特征在于，进口管路（5）与用于提供冷却介质的主输入管路（4）连接，上出口管路（3）与下出口管路（2）均与用于排出冷却介质的主输出管路（1）连接。

9.如权利要求1所述的用于高速飞机的通道主动冷却前缘结构，其特征在于，机翼前缘冷却管路（6）的截面积沿冷却介质流动方向逐渐减小。

10.如权利要求8所述的用于高速飞机的通道主动冷却前缘结构，其特征在于，上出口管路（3）与下出口管路（2）的截面积沿冷却介质流动方向逐渐增大，主输出管路（1）与上出口管路（3）、下出口管路（2）的截面积最大处连接。

技术总结
本申请属于散热器配置技术领域，特别涉及一种用于高速飞机的通道主动冷却前缘结构，包括：分布在机翼上下翼面内侧的多个上冷却管路单元与下冷却管路单元；与多个上冷却管路单元进口以及多个下冷却管路单元进口连接的进口管路；分别与多个上冷却管路单元出口连接的上出口管路；分别与多个下冷却管路单元出口连接的下出口管路；机翼前缘冷却管路，沿展向布置于机翼最前缘，其入口与进口管路连接，出口与上出口管路或/和下出口管路连接；其中，冷却介质从进口管路流入，由上出口管路与下出口管路流出，本申请相较于被动热防护结构，本申请可以选用较为轻质的材料，从而在保证温度可控的情况下，减轻结构重量，提高承载能力。

技术研发人员：赵东升,戴磊,毕金英,左林玄,刘书博
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/23