一种高超声速飞行器减阻防热结构的制作方法

本发明涉及高超声速飞行器的减阻及热防护，特别涉及一种高超声速飞行器减阻防热结构。

背景技术：

1、高超声速飞行器以其飞行速度快、突防能力强等优点，被各国民用和军用领域所重视。高超声速飞行器通常采用钝头体构型，飞行过程中钝头体前产生的强烈的弓形激波，机体承受的气动加热强烈，严重的气动加热破坏了飞行器的机体结构及重要的电子设备；同时弓形激波导致的巨大的激波阻力，波阻会随着飞行马赫数增加而急剧增加，波阻会产生飞行器总阻力的一半以上，严重影响了飞行器速度的进一步提高，也降低了飞行器的运载能力。因此，亟需提供一种高超声速飞行器减阻防热结构。

技术实现思路

1、本发明提供了一种高超声速飞行器减阻防热结构，该提供的高超声速飞行器减阻防热结构结构简单，兼具优异的减阻效果和防热性能。

2、本发明提供了一种高超声速飞行器减阻防热结构，包括：减阻杆和冷却装置；所述减阻杆安装在钝头的头部，所述冷却装置设于所述钝头的内部，且所述钝头采用多孔介质材料制成；所述冷却装置用于储存和释放冷却剂。

3、优选地，所述冷却装置包括冷却剂储存装置和导流通道；所述冷却剂存储装置用于存储冷却剂或释放冷却剂，所述导流通道用于为所述冷却剂提供运输通道，以使所述冷却剂经过所述导流通道从所述多孔介质材料中流出。

4、优选地，所述冷却剂为液氮、液氦、二氧化碳、碳氢制冷剂中的至少一种。

5、优选地，所述导流通道采用铜、铝、铜合金、铝合金或具有耐温和导热性能的复合材料。

6、优选地，所述多孔介质材料的孔径为微米级，孔隙率为0.2～0.7。

7、优选地，所述多孔介质材料为铜、铝、铜合金、铝合金或具有耐温和导热性能的复合材料。

8、优选地，所述减阻杆采用所述多孔介质材料制成。

9、优选地，所述减阻杆的长径比为0.5～2.5。

10、优选地，所述减阻杆内设有空腔，且所述空腔的中心线与所述减阻杆的中心线重合。

11、优选地，所述减阻杆的空腔与所述导流通道相连通。

12、本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

13、本发明提供了一种高超声速飞行器减阻防热结构，将高超声速飞行器钝头体原本的实心金属材料替换成多孔介质材料，从而冷却装置释放的气体或液体的冷却剂能从该飞行器内部通过多孔介质材料进行热交换，并在该飞行器机体的表面产生气膜防热；同时在钝头体前端加入减阻杆，使得该飞行器兼具优异的减阻效果。在冷却剂质量流量为0.5g/s的情况下，减阻杆长径比为2.5时该减阻防热结构的减阻效果能达到56.08％，壁面峰值温度下降1225k。本发明的减阻防热结构简单，同时拥有较好的减阻和防热效果，拥有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种高超声速飞行器减阻防热结构，其特征在于，包括：减阻杆和冷却装置；所述减阻杆安装在钝头的头部，所述冷却装置设于所述钝头的内部，且所述钝头采用多孔介质材料制成；所述冷却装置用于储存和释放冷却剂。

2.根据权利要求1所述的高超声速飞行器减阻防热结构，其特征在于，所述冷却装置包括冷却剂储存装置和导流通道；所述冷却剂存储装置用于存储冷却剂或释放冷却剂，所述导流通道用于为所述冷却剂提供运输通道，以使所述冷却剂经过所述导流通道从所述多孔介质材料中流出。

3.根据权利要求2所述的高超声速飞行器减阻防热结构，其特征在于，所述冷却剂为液氮、液氦、二氧化碳、碳氢制冷剂中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的高超声速飞行器减阻防热结构，其特征在于，所述导流通道采用铜、铝、铜合金、铝合金或具有耐温和导热性能的复合材料。

5.根据权利要求1所述的高超声速飞行器减阻防热结构，其特征在于，所述多孔介质材料的孔径为微米级，孔隙率为0.2～0.7。

6.根据权利要求1所述的高超声速飞行器减阻防热结构，其特征在于，所述多孔介质材料为铜、铝、铜合金、铝合金或具有耐温和导热性能的复合材料。

7.根据权利要求1所述的高超声速飞行器减阻防热结构，其特征在于，所述减阻杆采用所述多孔介质材料制成。

8.根据权利要求1所述的高超声速飞行器减阻防热结构，其特征在于，所述减阻杆的长径比为0.5～2.5。

9.根据权利要求2至8中任一所述的高超声速飞行器减阻防热结构，其特征在于，所述减阻杆内设有空腔，且所述空腔的中心线与所述减阻杆的中心线重合。

10.根据权利要求9所述的高超声速飞行器减阻防热结构，其特征在于，所述减阻杆的空腔与所述导流通道相连通。

技术总结
本发明提供了一种高超声速飞行器减阻防热结构，包括：减阻杆和冷却装置；所述减阻杆安装在钝头的头部，所述冷却装置设于所述钝头的内部，且所述钝头采用多孔介质材料制成；所述冷却装置用于储存和释放冷却剂。本方案提供的高超声速飞行器减阻防热结构结构简单，兼具优异的减阻效果和防热性能。

技术研发人员：张昊天,庞松健,卢强,李海艳,王永鑫,万光恒,王思慧,毛宏霞,包醒东,王振华
受保护的技术使用者：北京环境特性研究所
技术研发日：
技术公布日：2025/2/5