[发明专利]分体式燃烧室及其发动机与热防护方法

说明书

本发明提供一种分体式燃烧室，包括中空设置的防热框架、进油环、出油环以及换热面板，所述防热框架包括两个端部以及间隔设于两个端部之间的多个隔条，任意两个相邻隔条之间设置有所述换热面板；所述进油环和出油环绕设于所述防热框架外周并与防热框架间隔设置，且所述进油环和出油环分别连接于所述换热面板的两端。本发明能够对发动机起到很好的热防护效果。

技术领域

本发明涉及航空航天领域，用于液体吸热型碳氢燃料的大尺度可重复使用冲压发动机燃烧室壁面的热防护设计。

背景技术

高超音速飞行器的研制是当今航空航天领域发展的热点，已引起欧美、俄罗斯等国的高度重视。因为高超音速飞行中气流的高速度将给飞行器结构(特别是燃烧室)带来显著的气动力热载荷，未冷却燃烧室的温度能达到3000K，完全超过已知结构材料的承受能力，所以设计高超音速飞行器的关键在于解决飞行器的冷却问题。与传统的喷气发动机通过空气来冷却燃烧室壁面不同，对超燃冲压发动机来说，由于气流滞止后的气体温度非常高，来流空气不能用来冷却发动机。利用燃料自身的热沉来冷却燃烧室的再生冷却技术是一条有效解决途径。

未来若要实现高超音速飞行器的低成本可重复使用问题，必须首先实现燃烧室的可重复使用。采用煤油作为冷却剂的燃烧室，在使用一次后容易出现结焦的问题，重复使用存在问题，需要在二次使用前进行修复。这对于工程尺度的大结构的燃烧室来说势必会增加修复的成本后难度。同时，大尺度的燃烧室结构要求的冷却面积大，热分布的不均匀性更加突出，热梯度效应下更容易导致换热面板的热应力变形。

发明内容

本发明的目的是提供一种分体式燃烧室，通过分体设计的模块化换热面板，以拼接的方式形成所需的大面积燃烧室冷却需求。同时解决连接面板之间的安装缝隙冷却和受热膨胀问题。

本发明通过下述技术方案实现：本发明的一方面提供一种分体式燃烧室，包括中空设置的防热框架、进油环、出油环以及换热面板，所述防热框架包括两个端部以及间隔设于两个端部之间的多个隔条，任意两个相邻隔条之间设置有所述换热面板；

所述进油环和出油环绕设于所述防热框架外周并与防热框架间隔设置，且所述进油环和出油环分别连接于所述换热面板的两端。

可选的，所述进油环包括进油环本体和若干个进油导柱，若干个所述进油导柱沿所述进油环本体圆周方向均匀布置，且所述进油导柱设于进油环本体的内壁；

所述出油环包括出油环本体和若干个出油导柱，若干个所述出油导柱沿所述出油环本体圆周方向均匀布置，且所述出油导柱设于所述出油环本体的内壁。

可选的，所述进油环、出油环以及换热面板设置的数量相等，且所进油环与所述出油环分别设于所述换热面板的两端。

可选的，所述进油环还包括进油口，所述进油口设于进油环本体的外端，且所述进油口与所述进油导柱相联通；

所述出油环还包括出油口，所述出油口(32)设于所述出油环本体的外端，且所述出油口与所述出油导柱相联通。

可选的，所述防热框架和换热面板之间设置有膨胀缝。

可选的，所述防热框架内部设置有空心的冷却通道，所述防热框架的内壁覆膜有多孔介质层；

所述多孔介质层内部设置有排出通道，所述排出通道与冷却通道相联通，且所述排出通道靠近冷却通道的一端形成扩散区，所述扩散区侧边沿背离扩散区的方向形成发散区。

可选的，所述多孔介质层包括横向排出端、两个斜向排出端以及竖向排出端，

所述横向排出端设于背离热气流的一端，且横向排出端与所述换热面板(4)相邻设置，所述两个斜向排出端设于靠近热气流的一端，且所述两个斜向排出端设于多孔介质层的两边，所述竖向排出端设于靠近热气流的一端，并设于两个斜向排出端之间。