CN107054698B - 航天器外表面除热装置 - Google Patents

Abstract

发动机(5)启动后，发动机前方产生吸引力，后方排气气流进入锥体管(4)中，空气压力，流速增大，流量不变，出锥体管口后进入各个直径不同的直圆筒(2)中，锥体管出口和每个直圆筒出口处都会形成一个负压旋涡，负压旋涡的旋转产生的吸引力，会把大气中的空气从外蒙皮(1)上的微孔中吸入负压腔(3)内，与椎体管(4)喷出的高速气体进入混合，混合后的气体流速不变，流量增加了，发动机的马力增大了，负压腔(3)中的空气温度低于外界大气的温度。机舱内不再产生高温，外蒙皮(1)与空气摩擦产生的热量随发动机喷出的气流及时的排出机体外。发动机的工作是稳定地，负压腔内的温度也是一定地。因此航天器可以任意速度飞行，保证了航天器和航天员的安全。

Description

航天器外表面除热装置

一、技术领域：航空航天类。

二、背景技术：

据我个人目前了解的情况，在航天器外表面防热方面美国的航天飞机是在机体外表面贴了一层耐高温瓷片，前些年在飞机返回地球时，进入大气层中因瓷片脱落，空中燃烧，造成机毁人亡。我国的航天器返回舱采用的是表面耐高温钢板，可能还有减速设备，返回后机体外表已烧成了黑色。估计在空中的温度也超过1000℃。这还是它自由坠落大气层的速度就是这样，如果飞行速度再提高2至10倍，情况会是怎样。只能像流星一样，因与空气长时间长距离的摩擦产生的高温，把航天器燃烧殆尽，化为粉尘散落到宇宙间。

三、发明内容：

当代人类梦想探索得到宇宙间更多的奥妙，只因航天器的飞行速度太慢，与宇宙间遥远的距离不成正比。飞行器飞行速度过高，机体外表面与空气摩擦产生的高温将把航天器化为灰烬，这个问题一直在困绕着当代的航天人，阻碍着航天人梦想的实现，要解决航天飞行器即能超高速飞行，又要解决航天器外表面与空气摩擦怎样不产生高温，保护飞行器与航天员的生命安全，这是当今人类征服宇宙，探索宇宙更多的奥妙，在宇宙间人类要得到更多的自由，这还是一个没有克服的重大难题。要想解决这个问题，必须认识下面两种自然常识即物理现象。物体在空间运动，运动的速度越高，物体表面与空气的摩擦产生的温度就越高，这个现象的产生过程，是因为空气是静止的，是物体在运动，物体的运动是主动地，空气是被动的，物体表面产生的高温不能及时地消除，致使物体表面温度越来越高，直至化为灰尽。流动空气温度低，流速越高温度越低。我设计的这个航天器外表面除热装置，就是利用流动空气温度低的空气特征，在航天飞行器未起飞前，先把机舱表面即机舱蒙皮与外蒙皮之间使负压腔内空气流动起来，先降温后起飞，负压腔内的空气流动来自涡轮发动机工作中，发动机前方进气产生的吸引力即负压，与发动机后方风力放大器共同产生的负压，把大气中的空气通过机体外蒙皮上面的微孔吸入负压腔内，使负压腔内的空气温度降到低于机体外界空气的温度，航天器在高速或超高速飞行时，机体外蒙皮与空气摩擦产生的热量随着负压腔内空气流动可将热量及时地排出机体外，由于发动机的转速是稳定的，负压腔内的流速也是稳定地，只要发动机工作保持正常工作作态，负压腔内的温度也会始终保持着低温状态，机舱内的温度也会低于外界大气的温度，因此机舱内需要采取防寒保暖措施。这样就彻底消除了航天器在高速飞行时与空气摩擦产生高温的困境，航天器可在宇宙间和大气中任意速度飞行，不再受飞行速度的限制，航天器和航天员的生命安全得到了可靠的保障。

发动机的后方安装了一个风力放大器，其工作原理，将发动机排出的气体进入锥体管中，随锥体管截面积逐步缩小，气压也逐步增高，流速也逐步增大，其流量不变，锥体管口排出的高速气流进入多个直径不同的直园筒中，各个直园筒互相错位形成一个塔形管，锥体管口和多个直园筒出口处，在高速气流的作用下，每个出口处都会形成一个负压旋涡。负压空气有吸引力，可把大气中空气从机体外蒙皮上面的微孔中吸入负压腔，经过负压腔，在负压旋涡的作用下，把吸入的空气分子与锥体管口喷出的高压高速的气流混合后排出机体外，混合后的气体流速不变，流量却增加，流量的增加，也就是发动机的马力也增加了。负压腔内的空气流动降低了空气温度，机体外表面与空气摩擦产生的热量随着气体的流动排出机体外，在这个过程中直园筒形成的塔形管也同时起到消声作用，可将发动机产生的噪声消除，解决了大马力涡轮发动机的噪声污染问题。

在发动机的工作中前方进气负压和风力放大器产生的负压共同作用下，把大气中的空气分子吸入负压腔，这时外蒙皮设有微孔的表面会形成一个负压表面，这个负压表面在迎风面的可减少空气阻力，在机身上方的负压表面可增加航天器升力，提高航天器载重量。外蒙皮设有微孔的部位还可起到防冰的作用。高速流动的空气不会结冰，无需采取其他破冰措施，保证飞行器不会因表面结冰而造成飞行器失速，增加了飞行器安全系数。同时也提高了飞行速度。

四、附图说明：

图1是航天器外表面除热装置示意图。

(1)外蒙皮，一件，不锈钢或铝合金结构，蒙皮上设有￠3毫米微孔，机身下蒙皮不设微孔，机身上部和各个迎风面设微孔，微孔面积总和要大于发动机进气口面积3-4倍，供进气用。(2)直园筒，若干个，不锈钢结构，每个直园筒直径大小不同，每个直园筒直径相差10-20毫米。(3)负压腔，供空气流通用。(4)锥体管，一件，耐热不锈钢结构。(5)航天发动机，一台，发动机的种类，普通的涡轮喷气发动机，液氢液氧发动机或空气能发动机最理想。这种空气能发动机正在另案审查中。(6)机舱。(7)机舱蒙皮，一件，不锈钢或铝合金结构。

五、具体实施方案：

发动机<5>启动后，工作时喷出高压高速气体进入锥体管<4>中，锥体管截面积逐步缩小，气体的压力压强也逐步增大，流速也会相应增加，流量不变。气体流出锥体管口后形成的高压高速气体，流入相互错位逐级放大的多个直园筒<2>中，(每个直园筒之间留有5-10毫米间隙)，锥体管出口处和每个直园筒出口处在高速气流的作用下，都会形成一个负压漩涡。这个负压漩涡会把大气中的空气从外蒙皮<1>中吸入负压腔<3>内，再流到负压漩涡，负压漩涡有消音作用，在漩涡旋转时把大气中空气旋进锥体管口喷出的气流中进行混合。混合后的气体流速不变，流量却增加了。相应地发动机的马力就增大，气温降低，在这个气体混合过程中，发动机排气产生噪声可大幅度降低。负压腔内的空气流动(流动空气温度低)把外蒙皮<1>与空气摩擦产生的热量随着流动的气体及时的排出机体外，这样整个航天器外表面在高速飞行时与空气摩擦不会产生高温，从而保护整机的安全，机舱内也不会产生高温，由于负压腔内的温度始终低于外界的空气温度，因此机舱内还需要采取防寒保暖措施。大气中的空气从外蒙皮<1>微孔中进入负压腔，外蒙皮上设有微孔的表面都会形成一个负压表面。迎风面的负压表面会减小空气阻力，机体上部蒙皮设有微孔的负压表面可产生升力，提高了航天器的载重量。(机体下部外蒙皮不设微孔)由于发动机的工作是稳定地。负压腔<3>内的温度也是比较稳定，因此它不受飞行速度的限制，在超高速飞行时，机体外表面也不会产生高温，因而保证了航天器和航天员的安全。

Claims (2)

1.一种航天器外表面除热装置，其特征在于：其包括机舱(6)和设置在机舱(6)中的发动机(5)，所述发动机(5)出口处设置有锥体管(4)，所述锥体管(4)截面积逐步缩小，所述锥体管(4)后方设置有多个直径逐级放大的直圆筒(2)，多个所述直圆筒(2)相互错位且彼此之间具有间隙，发动机(5)工作时喷出的气体进入锥体管(4)中，经过锥体管(4)加速后再进入多个直圆筒(2)中，每个直圆筒(2)出口处与下一个直圆筒(2)的内壁在高速气流的作用下，会形成一个负压漩涡，负压漩涡所产生的吸引力能够把大气中的空气从外蒙皮(1)的微孔吸入，并与发动机(5)喷出的气流进行混合，从而实现降温的目的。

2.根据权利要求1所述 的一种航天器外表面除热装置，其特征在于：所述航天器外表面除热装置可应用于航天飞机、航空飞机、火箭及导弹。

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