飞行器主动冷却热防护通道设计与分析

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飞行器以高超音速巡航时,表面会产生巨大的气动加热。本文通过对比不同截面形状的热防护通道流动与传热性能,设计了一种新型的飞行器主动冷却热防护通道,并对其进行了分析。取飞行器前缘单个流道作为分析对象,结构由外壁面、内壁面、多孔支撑结构和流体管道区域组成。在迎风面、背风面、前缘面分别施加150 kW, 25 kW和750 kW的热流密度,固体材料与多孔材料均为耐高温镍基合金。结果显示矩形流道对飞行器防热结构外壁面的冷却效果最佳,三角形流道对飞行器防热结构内壁面冷却效果最好。而本文设计的新型通流结构可以有效结合两者内外壁面的冷却优势。同时,航空煤油代替液态水作为冷却剂时,飞行器主动热防护结构具有较好的热工水力性能。
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