[发明专利]一种自感知智能热防护系统及其应用

说明书

一种自感知智能热防护系统及其应用，属于热防护系统技术领域。本发明针对现有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，设计的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；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，泡沫铜粘接于刚性隔热瓦和冷结构之间，冷结构内部设置有隔档，冷结构设置有进液口和出液口，冷却工质运输系统与所述进液口连通，出液口出液浸润泡沫铜。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，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保护飞行器。

技术领域

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。

发明内容

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。