[发明专利]一种电弧风洞试验舱内复合防热结构

说明书

本发明提供了一种电弧风洞试验舱内复合防热结构，包括碳纤维板、冷却水管、抗氧化涂层和多个卡扣，所述冷却水管布设在碳纤维板的一个侧面上，所述抗氧化涂层涂覆在碳纤维板的另一个侧面上，所述的多个卡扣用于将冷却水管固定在碳纤维板上。采用本申请结构的冷却水紫铜管结构，具有弯曲性能优秀、导热率高的优点，壁厚合适的情况能够承受较高压力的水流，水流量较大，带走的热量也大，直接暴露在高温高速气流也不会被破坏，采用蛇形分布以合理的密度分布在整个碳纤维板，能够有效的带走碳纤维板的热量，防止局部温度过高导致碳纤维板被高温气流烧穿失效，通过采用本申请的结构能够抵御较大规模热量，并且局部发生破坏对整体影响不大的优点。

技术领域

本发明涉及空气动力学试验技术领域，尤其是涉及一种电弧风洞试验舱内复合防热结构。

背景技术

高速飞行器外防热材料进行热防护地面模拟试验时，通常在电弧风洞中进行，高压空气经过电弧加热后温度升至几千度甚至上万度的高温，然后以几千米每秒的高速从出口喷出进入试验舱内对高速飞行器外防热材料进行加热，以模拟它在高空高速飞行时遇到的热环境。

虽然流经高速飞行器外防热材料的高温高速气流最终会被冷却排出，但显然这些气体不能及时将排除舱内，于是在没有保护措施的情况下，这些高温气流势必会对舱内的各类部件进行破坏。

因此需要对试验舱内的各个部件进行保护：对于直接暴露在高温高速气流的部件，采用水管通水冷却是最佳方案，对于远离高温高速气流的部件则采用加大部件厚度和质量，利用部件自身的热沉大，吸收小规模的热量后整体温度上升的幅度可以接受的方法来实现保护，但是对于接近高温高速气流的部件，这两种做法都有弊端，通水冷却的方式尽管有效，但是保护的面积大且部件多的情况下，冷却水的需求较大，难以充分保证，并且管路复杂，一旦发生一个支路漏水，整个系统都将失去保护能力，抵御较大规模的热量需要部件的质量和厚度做的非常大，实际情况不允许，因此需要设计一种结构相对简单的能够抵御较大规模的热量并且局部发生破坏对整体的影响不大的防热结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电弧风洞试验舱内复合防热结构，以提供一种结构相对简单、能够抵御较大规模热量，并且局部发生破坏对整体影响不大的防热结构。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种电弧风洞试验舱内复合防热结构，包括碳纤维板、冷却水管、抗氧化涂层和多个卡扣，所述冷却水管布设在碳纤维板的一个侧面上，所述抗氧化涂层涂覆在碳纤维板的另一个侧面上，所述的多个卡扣用于将冷却水管固定在碳纤维板上。

进一步的，所述电弧风洞试验舱内复合防热结构，还包括用于将冷却水管固定在碳纤维板上的胶体。

进一步的，所述胶体由颗粒度为100目的紫铜粉和GD414硅橡胶按1：5的质量比混合均匀后制成。

进一步的，所述的冷却水管为冷却水紫铜管。

进一步的，所述的冷却水紫铜管呈S型分布在碳纤维板的一个侧面上。

进一步的，所述的冷却水紫铜管中相邻平行部分的距离为D，且

其中，D单位mm；Q_max为工作环境预估最大冷壁热流，单位kW/m²；G为冷却水流量，单位L/h；S为碳纤维板面积，单位mm²；R为紫铜冷却水管有效半径，单位m。

进一步的，所述卡扣的材料选自高导热耐高温碳纤维材料。

进一步的，所述碳纤维板的厚度为δ，且

δ＝η×(Q_ave×0.92+Q_max×0.08)/100，