一种自感知智能热防护系统及其应用的制作方法

本发明属于热防护系统技术领域，具体涉及一种自感知智能热防护系统及其应用。

背景技术：

热防护系统是位于高超声速飞行器外部，用来保护空间飞行器在气动加热环境中免遭烧毁和过热的结构。传统热防护系统多采用表面涂层+内部隔热+冷结构的被动防热结构。但是，未来高超声速飞行器有飞行时间长、速度更快，环境波动性更强的特点。这给热防护带来的挑战包括：长时间飞行下热载大；环境波动性强，防热系统可能遭受意外损伤，对飞行器结构造成影响。在这种情况下，单一刚性隔热瓦式热防护系统存在如下问题：(1)长时间高热载下，隔热层厚度大，在飞行器自身重量已经很大的情况下，在热防护上耗费过多的重量会使整个飞行器系统结构效率低。(2)这种热防护系统十分脆弱，在意外波动等环境下缺少动态响应能力，如目前应用较成熟的陶瓷刚性隔热瓦的低损伤容限低，很容易导致飞行器出现事故。

技术实现要素：

本发明针对现有表面涂层+内部隔热+冷结构的典型热防护系统难以满足未来高超声速飞行器对机动性以及长时间在空飞行的需求，提供一种具备自我温度感知的智能热防护系统及其应用，提升热防护在复杂波动环境下的可靠性，同时保证结构效率。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种自感知智能热防护系统，所述热防护系统包括刚性隔热瓦、冷结构、泡沫铜、温度传感器及冷却工质运输系统；

所述温度传感器在刚性隔热瓦和冷结构内部高度方向分层排布，所述泡沫铜粘接于刚性隔热瓦和冷结构之间，所述冷结构内部设置有隔档，所述冷结构设置有进液口和出液口，所述冷却工质运输系统与所述进液口连通，所述出液口出液浸润泡沫铜。

一种上述的自感知智能热防护系统的应用，所述热防护系统应用于高超声速飞行器外部。

本发明相对于现有技术的有益效果为：本发明的热防护系统能够依据刚性隔热瓦内部的温度传感器监测刚性隔热瓦的内部状态，既可依靠刚性隔热瓦被动防热，又可在刚性隔热瓦遭受碎片撞击、意外损伤、激光武器打击中导致防热能力下降后启动冷却工质运输系统，利用冷却工质保护飞行器。

附图说明

图1为自感知智能热防护系统的局部组成示意图；

图2为自感知智能热防护结构的整体示意图；

图3为刚性隔热瓦自感知原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明的原理为：冷却工质的流动通过温度采集系统和冷却工质运输系统5实时控制，温度采集系统采集温度传感器4的数据传输至计算机中。当温度数据超过正常工作阈值后，计算机控制冷却工质运输系统5将冷却工质经由压力驱动注入泡沫铜3中，抵达刚性隔热瓦1背壁，冷却工质达到沸点，蒸发带走热量，蒸发形成的气体从如图2所示相邻刚性隔热瓦1缝隙间排出，从而对刚性隔热瓦1进行冷却降温，保障内部结构温度正常。

温度采集系统采集刚性隔热瓦1内部的分层温度，监测结构温度变化，在超过冷结构2许用温度时，启动冷却工质运输系统5向泡沫铜3泵出冷却工质。在冷结构2温度低于许用温度时，停止泵出冷却工质，提高利用效率。根据每块刚性隔热瓦1的隔热能力和不同工况，控制不同的冷却工质用量来控制冷结构2温度，并在刚性隔热瓦1遭受碎片撞击、意外损伤过程、激光武器打击中实时调节冷却工质用量，保护系统正常工作。

具体实施方式一：本实施方式记载的是一种自感知智能热防护系统，如图3所示，所述热防护系统包括刚性隔热瓦1、冷结构2、泡沫铜3、温度传感器4及冷却工质运输系统5；

所述温度传感器4在刚性隔热瓦1和冷结构2内部高度方向分层排布，所述泡沫铜3粘接于刚性隔热瓦1和冷结构2之间，所述冷结构2内部设置有隔档6，隔档6用于限制冷却工质的流通路径，所述冷结构2设置有进液口7和出液口8，所述冷却工质运输系统5与所述进液口7连通，所述出液口8出液浸润泡沫铜3。对于冷结构，要求其有进液口、出液口、隔档及能够承受机械载荷，从进液口进入的冷却工质进入冷结构内部，绕过隔档，从出液口流出浸润泡沫铜。

冷结构2为飞行器承力结构；泡沫铜3具有疏松多孔的性质，作用是输送冷却工质。冷却工质运输系统5具体包括水箱、管道、水泵以及连接件，并按照常规方式进行连接。

具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种自感知智能热防护系统，所述刚性隔热瓦1表面包覆抗氧化涂层。

具体实施方式三：具体实施方式一所述的一种自感知智能热防护系统，所述进液口7设置在冷结构2的侧面或底面。

具体实施方式四：具体实施方式一所述的一种自感知智能热防护系统，所述出液口8设置在冷结构2的侧面或冷结构2与泡沫铜3接触的平面，由于泡沫铜3具有疏松多孔的性质，即使将出液口7设置在冷结构2侧面，同样能够浸润泡沫铜3，起到冷却刚性隔热瓦1的作用。

具体实施方式五：一种具体实施方式一至四任一项所述的自感知智能热防护系统的应用，所述热防护系统应用于高超声速飞行器外部。

具体实施方式六：具体实施方式五所述的一种自感知智能热防护系统的应用，所述泡沫铜3四周设置有隔板9，用于阻隔蒸发的冷却工质直接向周围扩散，限制蒸发的冷却工质的扩散路径，从而达到更好的降温效果。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除