真空条件下多孔平板发汗冷却试验研究

作     者：陈星宇 王丽燕 陈伟华 王振峰 曹占伟 高扬 CHEN Xingyu;WANG Liyan;CHEN Weihua;WANG Zhenfeng;CAO Zhanwei;GAO Yang

作者机构：中国航天科技集团有限公司北京100048 中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室北京100076 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2021年第47卷第8期

页      面：1594-1604页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：科学技术委员会基础加强类项目(0327004)。 

主　　题：主动防护 发汗冷却 多孔平板 辐射加热 试验测量 

摘      要：发汗冷却是解决高速飞行器关键部位热防护问题的有效途径。以不同材料的多孔平板为研究对象,以水为冷却剂,利用自行设计搭建的试验平台对多孔平板发汗冷却过程进行瞬态试验测量,得到了不同热流加热环境下不同材料多孔平板内外壁温度变化,并分析冷却剂对不同材料的冷却效果。结果表明:发汗冷却极大降低了多孔平板内外壁温度,起到了有效的主动热防护作用。对于镍、铜金属多孔平板,保持冷却剂水流量约3.5 g/s,在热流密度小于120 kW/m^(2)的条件下,多孔平板内外壁温度稳定在30~50℃。对于陶瓷多孔平板,保持冷却剂水流量约0.32 g/s,在热流密度小于220 kW/m^(2)的条件下,多孔平板内外壁温度基本稳定在30~40℃。在高热流密度315 kW/m^(2)的条件下,对于镍、铜金属和陶瓷多孔平板,发汗冷却时平板内壁温度变化不大,外壁温度分别稳定在约260℃、110℃和130℃。外壁冷却剂处于完全汽化状态,且冷却剂汽化相变位置在多孔平板内部。若无发汗冷却,多孔平板内外壁温度快速升高,其平衡温度较有发汗冷却时大幅提高,进一步表明发汗冷却的巨大应用潜力。