[发明专利]一种自适应激波作用的超声速气膜冷却结构

权利要求书

1.一种可以根据激波的出现自适应的改变冷却流体的喷射方法来实现抑制激波的破坏效果的超声速气膜冷却装置，其特征在于该装置包括：压力监测管道(7)、压力启闭阀门(6)以及冷却气体超声速喷嘴；所述压力监测管道(7)包括多个分支，每个压力监测管道分支均由金属管道以及微型逆止阀(8)连接组成，每个压力监测管道分支的一端布置在受保护壁面(9)监测点处，另一端布置在压力启闭阀门(6)上，即在受保护壁面(9)处布置多个压力监测点，每个监测点均设置压力监测管道分支，并且在每个压力监测管道分支上均设置微型逆止阀(8)，上述多个压力监测管道分支最终汇集成一个压力监测管道(7)，所述压力监测管道(7)与压力启闭阀门(6)连接，所述冷却气体超声速喷嘴设置在高温主流(1)流入侧的下方，其由两部分组成，通过隔板分开，上部为常用冷却流通道(2)，下部为应急冷却流通道(4)，在常用冷却流通道(2)和应急冷却流通道(4)的流出端部分别设置有常用冷却流喷嘴(3)和应急冷却流喷嘴(5)，压力启闭阀门(6)设置在应急冷却流通道(4)的上游，常用冷却流通道(2)用于维持基本热负荷，应急冷却流通道(4)用于当受保护壁面处收到了激波的作用时，冷却流从下部喷嘴中喷出保护受保护壁面。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：通过压力监测管道(7)中的流体压力来实现压力启闭阀门(6)启闭，当激波的强度大于一定值后，由此引起的压力可以顶开阀门，当激波减弱或者消失时，压力监测管道中流体的压力不足以顶开阀门，阀门关闭。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：在受保护壁面处布置多个压力监测点，相互之间通过在管道上面设置微型逆止阀(8)防止激波作用的高压流体从检测管道中旁通流出。

4.使用权利要求1-3任一项所述的装置进行高超飞行器高温部件热防护的步骤，其特征在于包括：

1)超声速流场中，当高温主流(1)流入受保护壁面(9)所在的通道后，通过常用冷却流通道(2)引入冷却流体经常用冷却流喷嘴(3)喷入冷却气体对受保护壁面(9)进行热保护；

2)由于局部流动参数或者结构的变化，诱发激波(10)的入射，导致冷却气体边界层内压力升高，形成高压区域(11)，激波的入射将破坏冷却气体边界层，从而导致冷却效果下降；此时，受保护壁面的压力监测管道(7)中流体由于和激波作用区域相连，其流体压力急剧升高；

3)压力监测管道(7)中的流体压力升高后，高压流体将顶开压力启闭阀门(6)；

4)压力启闭阀门(6)开启后，冷却流体进入应急冷却流通道(4)中，通过引入新的一路冷却流流体经应急冷却流喷嘴(5)喷入流场中，对受保护壁面(9)进行增强冷却，从而能减少激波的破坏作用；

5)当流场中参数发生改变后，激波强度变弱或者消失，压力监测区域的流体压力下降，压力监测管道(7)中流体压力下降，不足以维持打开压力启闭阀门(6)，此时压力启闭阀门(6)关闭，应急冷却流通道(4)中冷却流体关闭。