高傳熱率可再用熱保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是高傳熱率可再用熱保護(hù)系統(tǒng)。提出了用于高傳熱率可再用熱保護(hù)的系統(tǒng)和方法。多孔蒙皮包括暴露外表面和非暴露表面，并且冷卻劑貯器包括連接到該非暴露表面的穿孔以及閥。該閥響應(yīng)于多孔蒙皮的溫度，調(diào)節(jié)從冷卻劑貯器到多孔蒙皮的冷卻劑流動(dòng)。
【專利說(shuō)明】高傳熱率可再用熱保護(hù)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)的實(shí)施方式一般涉及熱保護(hù)。更具體地，本公開(kāi)的實(shí)施方式涉及高傳熱率熱保護(hù)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]穿過(guò)大氣層行進(jìn)的交通工具可能受到諸如摩擦的熱效應(yīng)。交通工具蒙皮一般包括承受這些熱效應(yīng)并且產(chǎn)生高溫的高溫材料。該高溫材料一般裝載可對(duì)異常現(xiàn)象敏感(vulnerable)并且可采取額外時(shí)間進(jìn)行維修服務(wù)的耐熱結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]提出了用于高傳熱率可再用熱保護(hù)的系統(tǒng)和方法。多孔蒙皮包括暴露的外表面和非暴露的表面，并且冷卻劑貯器包括連接到所述非暴露表面的穿孔以及閥。該閥響應(yīng)于多孔蒙皮的溫度，調(diào)節(jié)冷卻劑從冷卻劑貯器到多孔蒙皮的冷卻劑流動(dòng)。
[0004]以這種方式，本公開(kāi)的實(shí)施方式提供保護(hù)能夠承受熱效應(yīng)和高溫的交通工具蒙皮的裝置。
[0005]在實(shí)施方式中，熱消散和熱保護(hù)系統(tǒng)包括多孔蒙皮、冷卻劑貯器以及閥。多孔蒙皮包括暴露的外表面，并且冷卻劑貯器包括連接到多孔蒙皮的非暴露表面的穿孔以及閥。該閥響應(yīng)于多孔蒙皮的溫度，調(diào)節(jié)冷卻劑從冷卻劑貯器通過(guò)穿孔到多孔蒙皮的流動(dòng)。
[0006]在另一個(gè)實(shí)施方式中，用于形成熱消散和熱保護(hù)系統(tǒng)的方法將包括穿孔的冷卻劑貯器連接到包括暴露外表面的多孔蒙皮的非暴露表面上。該方法進(jìn)一步配置閥從而響應(yīng)于多孔蒙皮的溫度，調(diào)節(jié)冷卻劑從冷卻劑貯器到多孔蒙皮的流動(dòng)。
[0007]在進(jìn)一步實(shí)施方式中，用于操作熱消散和熱保護(hù)系統(tǒng)的方法用冷卻劑填充包括連接到多孔蒙皮上的穿孔的冷卻劑貯器。該方法進(jìn)一步響應(yīng)于多孔蒙皮的溫度，調(diào)節(jié)冷卻劑從冷卻劑貯器通過(guò)穿孔到多孔蒙皮的流動(dòng)。
[0008]根據(jù)本公開(kāi)的一方面，提供了熱消散和熱保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:多孔蒙皮，其包括暴露的外表面和非暴露表面；冷卻劑貯器，其包括連接到非暴露表面的多個(gè)穿孔；以及多個(gè)閥，其可操作從而響應(yīng)于多孔蒙皮的溫度，調(diào)節(jié)冷卻劑流體從冷卻劑貯器到多孔蒙皮的冷卻劑流動(dòng)。
[0009]有利地，該暴露的外表面排出冷卻劑流體。
[0010]有利地，貯器包括相鄰于非暴露表面的外貯器壁，以及與外貯器壁相對(duì)的內(nèi)貯器壁。優(yōu)選地，每個(gè)閥包括:控制錐(control poppet),其可操作以在來(lái)自多個(gè)穿孔中的穿孔內(nèi)移動(dòng)，從而調(diào)節(jié)冷卻劑流體通過(guò)穿孔的冷卻劑流動(dòng)；以及閥致動(dòng)器，其可操作從而響應(yīng)于冷卻劑流的溫度以使控制錐位移，該閥致動(dòng)器牢固地固定在外貯器壁和內(nèi)貯器壁中之一的一端處。優(yōu)選地，閥致動(dòng)器可操作以基于溫度移動(dòng)穿孔內(nèi)的多個(gè)閥中的閥，從而部分地阻塞冷卻劑流動(dòng)。優(yōu)選地，當(dāng)溫度高時(shí)冷卻劑流動(dòng)增加，而當(dāng)溫度低時(shí)冷卻劑流動(dòng)減少。
[0011]優(yōu)選地，該閥致動(dòng)器包括柔性雙金屬片和形狀記憶合金之一。[0012]有利地，多孔蒙皮可再用并且不會(huì)被侵蝕(ablate)。優(yōu)選地，多孔蒙皮連接到熱保護(hù)結(jié)構(gòu)以提供其熱消散及熱保護(hù)。
[0013]根據(jù)本公開(kāi)的進(jìn)一步的方面，提供了形成熱消散和熱保護(hù)系統(tǒng)的方法，該方法包括:將包括多個(gè)穿孔的冷卻劑貯器連接到包括暴露的外表面的多孔蒙皮的非暴露表面上；以及配置多個(gè)閥從而響應(yīng)于多孔蒙皮的溫度，調(diào)節(jié)冷卻劑流體從冷卻劑貯器通過(guò)穿孔到多孔蒙皮的冷卻劑流動(dòng)。
[0014]有利地，該方法進(jìn)一步包括配置暴露的外表面以排出冷卻劑流體。
[0015]有利地，該方法進(jìn)一步包括配置相鄰于非暴露表面的外貯器壁以及與外貯器壁相對(duì)的內(nèi)貯器壁。優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括配置每個(gè)具有連接的閥致動(dòng)器的閥，所述連接的閥致動(dòng)器牢固地固定到位于外貯器壁和內(nèi)貯器壁之一的一端處。優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括配置閥致動(dòng)器從而基于溫度使穿孔內(nèi)的多個(gè)閥中的移位閥位移，從而部分地阻塞冷卻劑流動(dòng)。
[0016]根據(jù)本公開(kāi)的仍進(jìn)一步的方面，提供了用于消散熱并且提供熱保護(hù)的方法，該方法包括:用冷卻劑流體填充包括連接到多孔蒙皮上的多個(gè)穿孔的冷卻劑貯器；并且響應(yīng)于多孔蒙皮的溫度，用多個(gè)閥調(diào)節(jié)冷卻劑從冷卻劑貯器通過(guò)穿孔到多孔蒙皮的冷卻劑流動(dòng)。
[0017]有利地，該方法進(jìn)一步包括從多孔蒙皮的暴露外表面排出冷卻劑。
[0018]有利地，該方法進(jìn)一步包括:基于溫度使多個(gè)致動(dòng)閥致動(dòng)器致動(dòng)；通過(guò)致動(dòng)閥致動(dòng)器使穿孔內(nèi)的閥位移；以及用閥部分地阻塞冷卻劑流動(dòng)。
[0019]有利地，該方法進(jìn)一步包括當(dāng)溫度高時(shí)經(jīng)由閥增加冷卻劑流動(dòng)，而當(dāng)溫度低時(shí)經(jīng)由閥減少冷卻劑流動(dòng)。
[0020]有利地，該方法進(jìn)一步包括將多孔蒙皮連接到熱保護(hù)結(jié)構(gòu)從而提供其熱消散及熱保護(hù)。優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括在空間交通工具重入大氣層期間通過(guò)消散熱并且提供對(duì)熱保護(hù)結(jié)構(gòu)的熱保護(hù)，使包括熱保護(hù)結(jié)構(gòu)的空間交通工具受到熱保護(hù)。
[0021]提供該
【發(fā)明內(nèi)容】
，從而以在下面【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的簡(jiǎn)化形式引入概念選擇。本
【發(fā)明內(nèi)容】
不意欲識(shí)別要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也不意欲用作確定要求保護(hù)的主題的范圍的輔助。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]當(dāng)結(jié)合下面的附圖考慮時(shí)，通過(guò)參考【具體實(shí)施方式】和權(quán)利要求可得到本公開(kāi)的實(shí)施方式的更全面理解，其中相同的參考數(shù)字指貫穿附圖類似的元件。提供附圖以促進(jìn)本公開(kāi)的理解而不限制本公開(kāi)的廣度、范圍、規(guī)模或適用性。該附圖不必是按比例的。
[0023]圖1是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施方式的示例性高傳熱率可再用熱保護(hù)系統(tǒng)的橫截面視圖的圖示。
[0024]圖2是示出根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施方式的可選流量調(diào)節(jié)閥的圖1示例性高傳熱率可再用熱保護(hù)系統(tǒng)的一部分的橫截面視圖的圖示。
[0025]圖3是示出在根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施方式的陣列圖案中散布的流量調(diào)節(jié)閥的高傳熱率可再用熱保護(hù)系統(tǒng)的截面視圖和俯視圖的圖示。
[0026]圖4是用于操作根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施方式的高傳熱率可再用熱保護(hù)系統(tǒng)的示例性方法的圖示。[0027]圖5是用于形成根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施方式的高傳熱率可再用熱保護(hù)系統(tǒng)的示例性方法的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面的【具體實(shí)施方式】本質(zhì)上是示例性的，并且不意欲限制本公開(kāi)或本公開(kāi)實(shí)施方式的應(yīng)用以及用途。具體設(shè)備、技術(shù)以及應(yīng)用的說(shuō)明僅作為例子提供。這里描述的實(shí)例的修改對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的，并且在不背離本公開(kāi)精神和范圍的情況下，這里定義的一般原理可應(yīng)用于其它實(shí)例和應(yīng)用。本公開(kāi)應(yīng)該與權(quán)利要求的范圍一致，并且不限于這里描述并示出的實(shí)例。
[0029]根據(jù)功能和/或邏輯塊組件以及各種處理步驟，可在這里描述本公開(kāi)的實(shí)施方式。應(yīng)理解這種塊組件可通過(guò)經(jīng)配置執(zhí)行指定功能的任意數(shù)量的硬件、軟件和/或固件組件來(lái)實(shí)現(xiàn)。為求簡(jiǎn)潔，在這里可不詳細(xì)說(shuō)明涉及熱傳遞、熱致動(dòng)和這里描述的系統(tǒng)(以及系統(tǒng)的各操作組件)的其它功能方面的傳統(tǒng)技術(shù)和組件。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可結(jié)合各種硬件和軟件實(shí)施本公開(kāi)的實(shí)施方式，并且這里描述的實(shí)施方式僅是本公開(kāi)的實(shí)例實(shí)施方式。
[0030]這里在非限制性應(yīng)用即交通工具熱保護(hù)的背景中描述了本公開(kāi)的實(shí)施方式。然而，本公開(kāi)的實(shí)施方式并不限于這種交通工具熱保護(hù)應(yīng)用，并且這里描述的技術(shù)同樣可在其它應(yīng)用中利用。例如但不限于，實(shí)施方式可適用于科學(xué)系統(tǒng)、武器系統(tǒng)、爐、窯、高壓釜或其它應(yīng)用。交通工具可包括但不限于有人和無(wú)人駕駛交通工具、航天器、行星進(jìn)入探測(cè)器(planetary entry probe)應(yīng)用、運(yùn)載火箭和在高溫環(huán)境中運(yùn)行的其它交通工具。
[0031]在閱讀本說(shuō)明之后，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的，下面是本公開(kāi)的實(shí)例和實(shí)施方式，并且不限于根據(jù)這些實(shí)例來(lái)操作。在不背離本公開(kāi)示例性實(shí)施方式的范圍的情況下，可利用其它實(shí)施方式并且可做出結(jié)構(gòu)變化。
[0032]本公開(kāi)的實(shí)施方式提供穩(wěn)固(容忍異?，F(xiàn)象)、以最少的保養(yǎng)可再用、質(zhì)輕并且靈活的熱保護(hù)系統(tǒng)。此外，隨著其在進(jìn)入飛行和從交通工具機(jī)身的一個(gè)位置到另一個(gè)位置期間改變，本公開(kāi)的實(shí)施方式可變化并且符合加熱速率。此外，實(shí)施方式可適用于諸如底面和側(cè)表面(例如具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低的加熱速率的尾流區(qū)域(wake region)中的上表面)的低加熱速率區(qū)域。此外，實(shí)施方式可適用于前緣和駐點(diǎn)區(qū)域(stagnation point area),諸如包括所需用于高升阻比(L/D)和吸氣入軌應(yīng)用兩者的小曲率半徑(尖銳)幾何形狀的那些區(qū)域。
[0033]圖1是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施方式的示例性高傳熱率可再用熱保護(hù)系統(tǒng)100的橫截面視圖的圖示。系統(tǒng)100可包括通過(guò)冷卻劑歧管134相互連接和/或連接到冷卻劑進(jìn)給線136的多個(gè)蒙皮結(jié)構(gòu)108。冷卻劑流體126的冷卻劑流138引入到進(jìn)入蒙皮結(jié)構(gòu)108中的冷卻劑進(jìn)給線136中。蒙皮結(jié)構(gòu)108經(jīng)由冷卻劑歧管134彼此分配冷卻劑流138。然后將冷卻齊IJ流動(dòng)138經(jīng)由通過(guò)蒙皮結(jié)構(gòu)108的冷卻劑流體蒸汽130排出從而對(duì)蒙皮結(jié)構(gòu)108提供冷卻以保護(hù)交通工具102。冷卻劑流體126可包括例如但不限于水、空氣、碳氟化合物、烴、液氮、液氫、液氧、液態(tài)空氣或其它冷卻劑流體。
[0034]蒙皮結(jié)構(gòu)108包括多孔金屬蒙皮110 (多孔蒙皮)、冷卻劑貯器146和多個(gè)流量調(diào)節(jié)閥112。高速氣流諸如在例如交通工具從軌道重入、超音速飛行或高超音速飛行期間遇到的氣流104可導(dǎo)致對(duì)蒙皮結(jié)構(gòu)108的氣動(dòng)熱效應(yīng)。對(duì)蒙皮結(jié)構(gòu)108的這種氣動(dòng)加熱可包括可爬升至例如超過(guò)一千攝氏度的溫度。蒙皮結(jié)構(gòu)108可能因此需要承受這種氣動(dòng)和其它熱效應(yīng)并且產(chǎn)生高溫。
[0035]蒙皮結(jié)構(gòu)108例如在組裝期間可經(jīng)由密封件152連接到另一蒙皮結(jié)構(gòu)108。密封件152可對(duì)交通工具102的內(nèi)側(cè)106提供保護(hù)，免受氣流104的熱量。第二密封件158可用于對(duì)交通工具102的內(nèi)側(cè)106提供額外保護(hù)，免受氣流104的熱量。密封件152和第二密封件158每個(gè)可包括例如但不限于卡扣密封件、墊片、密封劑、粘合劑、O型環(huán)或其它合適的密封件?？勖芊饧砂ɡ绲幌抻谠谥T如蒙皮結(jié)構(gòu)108或其它密封件的兩個(gè)物體之間切向壓縮的密封件。蒙皮結(jié)構(gòu)108可進(jìn)一步經(jīng)由凸緣(flange)162連接到另一個(gè)蒙皮結(jié)構(gòu)108上。該凸緣162可進(jìn)一步保護(hù)交通工具102的內(nèi)側(cè)106免受氣流104的熱量。
[0036]該多孔金屬蒙皮110 (多孔蒙皮)包括多孔結(jié)構(gòu)和/或材料，諸如但不限于高溫合金金屬顆粒的附聚、燒結(jié)/多孔的金屬粉末、開(kāi)孔金屬泡沫、多孔非金屬、多孔陶瓷、多孔復(fù)合材料或其它多孔結(jié)構(gòu)。多孔金屬蒙皮110可覆蓋諸如交通工具102的熱保護(hù)結(jié)構(gòu)。多孔金屬蒙皮110包括非暴露表面156和暴露于交通工具102外部的氣流104的暴露表面154。非暴露表面156連接到冷卻劑貯器146的外貯器壁142上。將多孔金屬蒙皮110用冷卻劑流體126填充，冷卻劑流體126由于加熱經(jīng)由冷卻劑流體蒸汽130蒸發(fā)，并且通過(guò)暴露表面154排出。
[0037]該冷卻劑貯器146經(jīng)配置包含冷卻劑流體126。該冷卻劑貯器146包括外貯器壁142、內(nèi)貯器壁144、在外貯器壁142上的多個(gè)穿孔118、以及控制通過(guò)穿孔118進(jìn)入多孔金屬蒙皮110的冷卻劑流體126的冷卻劑流動(dòng)138的流量調(diào)節(jié)閥112。該冷卻劑貯器146可進(jìn)一步包括在外貯器壁142和內(nèi)貯器壁144之間提供結(jié)構(gòu)支持的一個(gè)或多個(gè)支持結(jié)構(gòu)160。
[0038]該流量調(diào)節(jié)閥112經(jīng)配置響應(yīng)于在冷卻劑貯器146中的冷卻劑流體126的溫度而被動(dòng)致動(dòng)，從而控制通過(guò)穿孔118到多孔金屬蒙皮110的冷卻劑流體126的冷卻劑流動(dòng)138。流量調(diào)節(jié)閥112附近的冷卻劑流體126通過(guò)加熱流量調(diào)節(jié)閥112附近的外貯器壁142由多孔金屬蒙皮110來(lái)加熱。該流量調(diào)節(jié)閥112包括經(jīng)配置在流體流率128下控制冷卻劑流體126的冷卻劑流動(dòng)138的自控閥。流量調(diào)節(jié)閥112提供冷卻劑流動(dòng)138的高流體流動(dòng)速率128到多孔金屬蒙皮110的高加熱區(qū)域，并且提供冷卻劑流動(dòng)138的低流體流率128到多孔金屬蒙皮110的低加熱區(qū)域。當(dāng)冷卻劑流體126的溫度高時(shí)冷卻劑流動(dòng)138增加，而當(dāng)冷卻劑流體126的溫度低時(shí)冷卻劑流動(dòng)138減少?；趪@流量調(diào)節(jié)閥112的冷卻劑流體126的溫度，多個(gè)流量調(diào)節(jié)閥112的每個(gè)流量調(diào)節(jié)閥112允許冷卻劑流體126通過(guò)穿孔118到多孔金屬蒙皮110的冷卻劑流動(dòng)138。
[0039]每個(gè)流量調(diào)節(jié)閥112包括閥致動(dòng)器114和圓錐形流量控制錐116。該圓錐形流量控制錐116經(jīng)配置在多個(gè)穿孔118中的穿孔118內(nèi)移動(dòng)，從而調(diào)節(jié)冷卻劑流體126通過(guò)穿孔118的冷卻劑流動(dòng)138。冷卻劑流動(dòng)138的壓力經(jīng)配置超過(guò)氣流104的壓力。穿孔118可包括例如但不限于，圓柱座，或可操作從而結(jié)合圓錐形流量控制錐116來(lái)調(diào)節(jié)冷卻劑流體126的流量的其它配置。在閉合位置中，圓錐形流量控制錐116可連接到穿孔118上從而阻塞冷卻劑流體126的流動(dòng)。
[0040]閥致動(dòng)器114可操作從而響應(yīng)于冷卻劑流體126的溫度從而使圓錐形流量控制錐116位移。通過(guò)閥致動(dòng)器114圓錐形流量控制錐116的位移120是冷卻劑流體126的函數(shù)。該函數(shù)可包括例如但不限于:冷卻劑流體126的溫度比例、溫度的非線性函數(shù)或溫度的其它函數(shù)。該閥致動(dòng)器114可包括例如但不限于:柔性雙金屬片、形狀記憶合金或其它致動(dòng)器。
[0041]在操作中，閥致動(dòng)器114移動(dòng)穿孔118內(nèi)的圓錐形流量控制錐116，并且進(jìn)入多孔金屬蒙皮110的流體通路150，其部分阻塞冷卻劑流動(dòng)138并且基于冷卻劑流體126的溫度來(lái)控制冷卻劑流動(dòng)138。冷卻劑流體126的高溫導(dǎo)致閥致動(dòng)器114增加冷卻劑流動(dòng)138，并且冷卻劑流體126的低溫導(dǎo)致閥致動(dòng)器114減少冷卻劑流動(dòng)138。該系統(tǒng)100用流量調(diào)節(jié)閥112通過(guò)有效的冷卻劑流138的分配使排出冷卻系統(tǒng)可行，確保冷卻劑流動(dòng)138的流體流率128與多孔金屬蒙皮110的局部區(qū)域中的溫度成比例。該閥致動(dòng)器114牢固地固定到冷卻劑貯器146的外貯器壁142 (見(jiàn)圖2)或內(nèi)貯器壁144 (如圖1中所示)之一的一端處。
[0042]流量調(diào)節(jié)閥112可包括例如但不限于,長(zhǎng)約1.27cm (0.5英寸)至約1.52cm (0.6英寸)，以及寬約0.64cm (0.25英寸)至約0.76cm (0.3英寸),或其它合適的尺寸。該圓錐形流量控制錐116可包括例如但不限于,長(zhǎng)約0.25cm (0.1英寸)至約0.38cm (0.15英寸)，以及直徑約0.64cm (0.25英寸)，或適合流量調(diào)節(jié)閥112操作的其它尺寸。在自動(dòng)化的制造過(guò)程中，該流量調(diào)節(jié)閥112可接合到冷卻劑貯器146中。
[0043]冷卻劑流動(dòng)138流過(guò)多孔金屬蒙皮110并且如所示在多孔金屬蒙皮110的暴露表面154處通過(guò)冷卻劑流體蒸汽130蒸發(fā)掉，帶走氣動(dòng)引起的熱并且形成熱傳遞的下游屏障。流量調(diào)節(jié)閥112經(jīng)配置在冷卻劑貯器146和多孔金屬蒙皮110之間控制流體輸送。流量調(diào)節(jié)閥112以陣列圖案306散布在多孔金屬蒙皮110下(圖3)。以這種方式，流量調(diào)節(jié)閥112控制冷卻劑流動(dòng)138到高加熱區(qū)域中的高流率，并且到低加熱區(qū)域中的低流率。
[0044]冷卻劑流動(dòng)138在遠(yuǎn)離諸如交通工具102的熱保護(hù)結(jié)構(gòu)的方向中遷移通過(guò)多孔金屬蒙皮110,隨著溫度朝向多孔金屬蒙皮110的暴露表面154增加而蒸發(fā),冷卻加熱的多孔金屬蒙皮110，并且所產(chǎn)生的冷卻劑流體蒸汽130在多孔金屬蒙皮110的暴露表面154上產(chǎn)生額外的熱分離層。以這種方式，提供了用于熱保護(hù)結(jié)構(gòu)102的熱消散和熱保護(hù)。
[0045]冷卻劑貯器146經(jīng)配置經(jīng)由冷卻劑流動(dòng)138從冷卻劑進(jìn)給線136接收冷卻劑流體126并且分配冷卻劑流體126，從而在冷卻劑貯器146的外貯器壁142和內(nèi)貯器壁144之間形成冷卻劑夾套容積(volume) 132。該外貯器壁142和內(nèi)貯器壁144彼此相對(duì)定位(在冷卻劑貯器146的相對(duì)側(cè)上)。該外貯器壁142連接到多孔金屬蒙皮110上，并且該內(nèi)貯器壁144相鄰于交通工具102的內(nèi)側(cè)106而定位和/或連接到交通工具102的內(nèi)側(cè)106上。
[0046]該冷卻劑歧管134可用于連接一個(gè)或多個(gè)冷卻劑貯器146，并且允許在一個(gè)或多個(gè)冷卻劑貯器146之間的冷卻劑流體126的冷卻劑流動(dòng)138。該冷卻劑歧管134可經(jīng)由連接164/166連接到冷卻劑貯器146中的一個(gè)上。
[0047]圖2是示出根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施方式的可選流量調(diào)節(jié)閥202 (控制器閥)的示例性高傳熱率可再用熱保護(hù)系統(tǒng)200的一部分的橫截面視圖的圖示。系統(tǒng)200可包括類似于系統(tǒng)100的功能、材料和結(jié)構(gòu)。因此，這里可不贅述共同的特征、功能和元件。
[0048]通過(guò)蒙皮結(jié)構(gòu)108下的冷卻劑貯器146提供了冷卻劑流動(dòng)138的有效分配。該流量調(diào)節(jié)閥202包括閥致動(dòng)器114和圓錐形流量控制錐116。該閥致動(dòng)器114連接到冷卻劑貯器146的外貯器壁142。
[0049]圖3是示出在根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施方式的陣列圖案306中散布的流量調(diào)節(jié)閥112的高傳熱率可再用熱保護(hù)系統(tǒng)100的截面視圖302和俯視圖304的圖示。[0050]圖4是用于操作根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施方式的高傳熱率可再用熱保護(hù)系統(tǒng)的示例性方法400的圖示。結(jié)合方法400執(zhí)行的各種任務(wù)可通過(guò)軟件、硬件、固件、計(jì)算機(jī)可讀軟件、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)、包括用于物理地(mechanically)執(zhí)行過(guò)程方法的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，或其任何組合來(lái)執(zhí)行。該方法400可在諸如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁盤、光盤等的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中記錄，并且可例如通過(guò)包括諸如其中存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的處理器模塊的硬件和軟件的計(jì)算機(jī)CPU來(lái)評(píng)估和執(zhí)行。
[0051]為了便于說(shuō)明，方法400的以下說(shuō)明可指結(jié)合圖1-2的上述元件。在一些實(shí)施方式中，方法400的部分可通過(guò)系統(tǒng)100-200的不同元件來(lái)執(zhí)行，諸如:蒙皮結(jié)構(gòu)108、流量調(diào)節(jié)閥112/202、冷卻劑貯器146等。流量調(diào)節(jié)閥112指其中流量調(diào)節(jié)閥112牢固地固定到圖1中的內(nèi)貯器壁144的實(shí)施方式，并且流量調(diào)節(jié)閥202指其中流量調(diào)節(jié)閥202牢固地固定到圖2中的外貯器壁142的實(shí)施方式。應(yīng)該理解，方法400可包括任意數(shù)量的額外或可選任務(wù)，圖4中示出的任務(wù)不需要以圖示的順序來(lái)執(zhí)行，并且該方法400可并入到具有在此沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明的額外功能的更全面的程序或方法中。方法400可包括類似于圖1-3中示出的實(shí)施方式的功能、材料和結(jié)構(gòu)。因此，這里可不贅述共同特征、功能和元件。
[0052]方法400可始于將包括多個(gè)穿孔的冷卻劑貯器連接到包括暴露外表面的多孔蒙皮的非暴露表面上(任務(wù)402)。
[0053]方法400可繼續(xù)配置多個(gè)閥響應(yīng)于多孔蒙皮的溫度來(lái)調(diào)節(jié)從冷卻劑貯器通過(guò)穿孔到多孔蒙皮的冷卻劑流動(dòng)(任務(wù)404)。
[0054]方法400可繼續(xù)配置暴露外表面從而排出冷卻劑(任務(wù)406)。
[0055]方法400可繼續(xù)配置相鄰于非暴露表面的外貯器壁142和相對(duì)于外貯器壁142的內(nèi)貯器壁144 (任務(wù)408)。外貯器壁包括相對(duì)于外貯器壁142的冷卻劑貯器146的一側(cè)。
[0056]方法400可繼續(xù)配置具有固定到位于外貯器壁142和內(nèi)貯器壁144之一的一端處的閥致動(dòng)器的每個(gè)閥(任務(wù)410)。
[0057]方法400可繼續(xù)配置閥致動(dòng)器從而基于溫度使穿孔內(nèi)多個(gè)閥中的移位閥位移，從而部分地阻塞冷卻劑流動(dòng)(任務(wù)412)。
[0058]圖5是用于形成根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施方式的高傳熱率可再用熱保護(hù)系統(tǒng)的示例性方法的圖示。結(jié)合方法500執(zhí)行的各種任務(wù)可通過(guò)軟件、硬件、固件、計(jì)算機(jī)可讀軟件、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)或其任何組合來(lái)物理執(zhí)行。方法500可記錄在諸如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁盤、光盤等的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，并且可例如通過(guò)諸如其中存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的處理器模塊的計(jì)算機(jī)CPU來(lái)評(píng)估和執(zhí)行。
[0059]為了便于說(shuō)明，方法500的以下說(shuō)明可指結(jié)合圖1-3的上述元件。在一些實(shí)施方式中，方法500的部分可通過(guò)系統(tǒng)100-200的不同元件來(lái)執(zhí)行，諸如:蒙皮結(jié)構(gòu)108、流量調(diào)節(jié)閥112/202、冷卻劑貯器146等。應(yīng)該理解，方法500可包括任意數(shù)量的額外或可選任務(wù)，圖5中示出的任務(wù)不需要以圖示的順序來(lái)執(zhí)行，并且該方法500可并入到具有在此沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明的額外功能的更全面的程序或方法中。
[0060]方法500可始于用冷卻劑填充包括連接到多孔蒙皮上的多個(gè)穿孔的冷卻劑貯器(任務(wù)502)。
[0061]方法500可繼續(xù)響應(yīng)于多孔蒙皮的溫度來(lái)調(diào)節(jié)冷卻劑從冷卻劑貯器通過(guò)穿孔到多孔蒙皮的冷卻劑流動(dòng)(任務(wù)504)。[0062]方法500可繼續(xù)從多孔蒙皮的暴露外表面排出冷卻劑流體(任務(wù)506)。
[0063]方法500可繼續(xù)基于溫度使致動(dòng)閥致動(dòng)器致動(dòng)(任務(wù)508 )。
[0064]方法500可繼續(xù)由致動(dòng)閥致動(dòng)器使穿孔內(nèi)的閥位移(任務(wù)510)。
[0065]方法500可繼續(xù)用閥部分地阻塞冷卻劑流動(dòng)(任務(wù)512)。
[0066]方法500可繼續(xù)當(dāng)溫度高時(shí)經(jīng)由閥增加冷卻劑流動(dòng)并且當(dāng)溫度低時(shí)經(jīng)由閥減少冷卻劑流動(dòng)(任務(wù)514)。
[0067]方法500可繼續(xù)連接多孔蒙皮到熱保護(hù)結(jié)構(gòu)上從而提供其熱消散及熱保護(hù)(任務(wù)516)。
[0068]方法500可繼續(xù)在空間交通工具重入大氣層期間通過(guò)消散熱并提供對(duì)熱保護(hù)結(jié)構(gòu)的熱保護(hù)來(lái)使包括熱保護(hù)結(jié)構(gòu)的空間交通工具受到熱保護(hù)(任務(wù)518)。
[0069]以這種方式，本公開(kāi)的實(shí)施方式提供了保護(hù)交通工具蒙皮能夠承受熱效應(yīng)和高溫的裝置。
[0070]本文中所用的術(shù)語(yǔ)和短語(yǔ)及其變體應(yīng)該被解釋為與限制性相對(duì)的開(kāi)放式的，除非另外明確陳述。作為前述的實(shí)例:術(shù)語(yǔ)“包括”應(yīng)被理解成意指“包括，但不限于”等；術(shù)語(yǔ)“實(shí)例”用于提供所討論項(xiàng)目的示例性例子，而非其窮舉或其限制性列表；形容詞，諸如“常規(guī)的”、“傳統(tǒng)的”、“正常的”、“標(biāo)準(zhǔn)的”、“已知的”和類似含義的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)被解釋為將所述事項(xiàng)局限于給定時(shí)期或局限于在給定時(shí)間可得的事項(xiàng)，而應(yīng)該被理解為包括現(xiàn)今或在未來(lái)任何時(shí)刻可得或了解的常規(guī)、傳統(tǒng)、正常或標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。
[0071]同樣地，與連接詞“和”相聯(lián)的一組項(xiàng)目不應(yīng)被理解為要求在該組中存在每個(gè)和各個(gè)這些項(xiàng)目，而應(yīng)該被理解為“和/或”，除非另外明確陳述。類似地，與連詞“或”相聯(lián)的一組項(xiàng)目不應(yīng)被理解為要求該組之中的相互排他性，而應(yīng)該被理解為“和/或”，除非另外明確陳述。此外，盡管本公開(kāi)的項(xiàng)目、要素或組件可能以單數(shù)描述或要求保護(hù)，但復(fù)數(shù)考慮在其范圍內(nèi)，除非另外明確規(guī)定限于單數(shù)。擴(kuò)展詞語(yǔ)和短語(yǔ)的存在，如“一種或多種”、“至少”、“但不限于”或其它類似短語(yǔ)，在一些情況下不應(yīng)被理解成當(dāng)不存在這種擴(kuò)展短語(yǔ)時(shí)意指或要求較窄的情形。
[0072]上面的說(shuō)明涉及“被連接”或“連接”在一起的元件或節(jié)點(diǎn)或特征。如這里所用，除非另外明確地聲明，否則“連接”意為一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/特征被直接連接到另一元件/節(jié)點(diǎn)/特征(或直接與其通信)，并且不一定是機(jī)械式的。同樣，除非另外明確地聲明，否則“連接”意為一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/特征被直接或間接地連接到另一元件/節(jié)點(diǎn)/特征(或直接或間接地與其通信)，并且不一定是機(jī)械式的。因此，雖然圖1-3中示出元件的實(shí)例布置，但是在本發(fā)明的實(shí)施方式中可以存在額外的介入元件、設(shè)備、特征或組件。
[0073]如在此所使用的，除非另外明確地聲明，否則“可操作的”意為能夠被使用，適于或準(zhǔn)備用于使用或服務(wù)、可用于特定目的、并且能夠執(zhí)行在此描述的列舉或需要的功能。關(guān)于系統(tǒng)和設(shè)備，術(shù)語(yǔ)“可操作”意為系統(tǒng)和/或設(shè)備完全起作用并經(jīng)校準(zhǔn)，包括用于適用操作性要求的元件，并且滿足該適用的操作性要求，從而當(dāng)其被致動(dòng)時(shí)，執(zhí)行所列舉的功能。與系統(tǒng)和電路相關(guān)時(shí)，術(shù)語(yǔ)“可操作”意指系統(tǒng)和/或電路完全起作用并經(jīng)校準(zhǔn)，包括用于適用操作性要求的邏輯，并且滿足該適用的操作性要求，從而當(dāng)其被致動(dòng)時(shí)，執(zhí)行所列舉的功倉(cāng)泛。
【權(quán)利要求】
1.一種熱消散和熱保護(hù)系統(tǒng)(100)，所述系統(tǒng)包括: 多孔蒙皮(110)，其包括暴露外表面(154)和非暴露表面(156); 冷卻劑貯器(146)，其包括連接到所述非暴露表面的多個(gè)穿孔(118);以及 多個(gè)閥(112)，其可操作從而響應(yīng)于所述多孔蒙皮的溫度，調(diào)節(jié)冷卻劑流體(126)從所述冷卻劑貯器到所述多孔蒙皮的冷卻劑流動(dòng)(138)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其中所述暴露外表面(154)排出所述冷卻劑流體(126)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)(100)，其中所述冷卻劑貯器(146)包括相鄰于所述非暴露表面(156)的外貯器壁(142)，以及與所述外貯器壁相對(duì)的內(nèi)貯器壁(144)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)(100)，其中每個(gè)所述閥(112)包括: 控制錐(116)，其可操作從而在多個(gè)所述穿孔(118)中的穿孔(118)內(nèi)移動(dòng)，以通過(guò)所述穿孔調(diào)節(jié)所述冷卻劑流體(126)的冷卻劑流動(dòng)(138);以及 閥致動(dòng)器(114)，其可操作從而響應(yīng)于所述冷卻劑流的溫度使所述控制錐位移，所述閥致動(dòng)器牢固地固定到以下之一的一端處:所述外貯器壁(142)和所述內(nèi)貯器壁(144)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(100)，其中所述閥致動(dòng)器(114)可操作從而基于所述溫度移動(dòng)所述穿孔(118)內(nèi)的所述多個(gè)閥(112)中的閥(112)，從而部分地阻塞所述冷卻劑流動(dòng)(138)，以便當(dāng)所述溫度高時(shí)所述冷卻劑流動(dòng)增加，而當(dāng)所述溫度低時(shí)所述冷卻劑流動(dòng)減少。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(100)，其中所述多孔蒙皮(110)連接到熱保護(hù)結(jié)構(gòu)，從而提供其熱消散及熱保護(hù)。
7.一種方法(400)，用于形成熱消散和熱保護(hù)系統(tǒng)(100)，所述方法包括: 將包括多個(gè)穿孔(118)的冷卻劑貯器(146)連接(402)到包括暴露外表面(154)和非暴露表面的多孔蒙皮(I 10)的所述非暴露表面(145);以及 配置(404)多個(gè)閥(112)從而響應(yīng)于所述多孔蒙皮的溫度，調(diào)節(jié)冷卻劑流體(126)從所述冷卻劑貯器通過(guò)所述穿孔到所述多孔蒙皮的冷卻劑流動(dòng)(138)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法(400)，其進(jìn)一步包括配置(406)所述暴露外表面(154)從而排出所述冷卻劑流體(126)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法(400)，其進(jìn)一步包括配置(408)相鄰于所述非暴露表面(156)的外貯器壁(142)，以及與所述外貯器壁相對(duì)的內(nèi)貯器壁(144)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法(400)，其進(jìn)一步包括配置(410)每個(gè)具有連接的閥致動(dòng)器(114)的所述閥(112)，所述連接的閥致動(dòng)器(114)牢固地固定到位于以下之一的一端處:所述外貯器壁(142)和所述內(nèi)貯器壁(144)。
【文檔編號(hào)】B64C1/12GK103847951SQ201310625033
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月28日
【發(fā)明者】J·S·赫茨伯格, R·J·布迪察, F·O·錢德勒, J·W·黑尼 申請(qǐng)人:波音公司