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蒸发冷却技术可能用于太空飞机的热防护 |
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| http://cn.newmaker.com
5/16/2007 11:29:00 PM
佳工机电网
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 据国际飞行网站2007年5月15日报道， 德国研究人员称，利用水的蒸发冷却能够为极超音速飞行器和太空飞机的发热结构提供热防护。
德国宇航中心DLR的航天运输机正用于此项研究，该航天运输机设计用于洲际飞行，是一种两级、可载员50人的亚轨道飞行器。这艘以火箭为动力的飞行器能够在低于100千米的高空加速到24100千米/小时，释放它的飞返式燃料箱第一级，随后沿弹道轨道继续飞行。即使采用跳跃式再入轨道以减少热负荷，预计第二级飞行器翼前缘的温度最高仍将达到2630ºC，这就需要新型热防护技术。
蒸发冷却主要用于飞行器锥前端，将水作为选择是因为它蒸发所需的热量最大：在1巴压强条件下，每千克需要2260千焦的热量。在试验过程中，0.2g/s的水流入半径25毫米的多孔渗水氧化铝/硅锥前端，能够将一个半径25毫米的圆椎体从1727 ºC冷却至227 ºC。当水流过圆椎体蒸发会加剧毛细管现象，从而流进更多水。DLR相关负责人称，如果将蒸发冷却技术用于航天运输机，将需要5吨水。
可复用太空系统（Respace）研究机构还分析了陶瓷矩阵复合（CMC）材料的气体蒸发冷却，包括碳碳复合材料、碳碳化硅复合材料以及被称作Whipox的超强渗水性氧化物。气态氦以低于0.2g/s的速度流动即可实现有效冷却。但是问题在于蒸发引起的内部压力需要水与CMCs的兼容。未来工作还将研究翼前缘的蒸发冷却。此项研究可能还将基于德国研发基金会的Transregio特超声学项目继续。此项研究还将检验火箭底流的空气动力学原理，TPS膜冷却概念以及基本的发射技术。
Transregio项目预计于7月授出。
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