航空与传热学PPT课件.pptx

航空科技与传热学 2020 3 18 1 传热学在各领域中的应用及其广泛 在动力 化工 制冷 建筑 机械制造 新能源 微电子 核能 航空航天 微机电系统 MEMS 新材料 军事科学与技术 生命科学与生物技术等等方面的应用非常广泛 下面只探讨关于航空领域的 2020 3 18 2 航空科技与传热学 航空航天 高温叶片气膜冷却与发汗冷却 火箭推力室的再生冷却与发汗冷却 卫星与空间站热控制 空间飞行器重返大气层冷却 超高音速飞行器 Ma 10 冷却 核热火箭 电火箭 微型火箭 电火箭 化学火箭 太阳能高空无人飞机 2020 3 18 3 1 人类征服天空和宇宙空间的不懈努力以及所取得的巨大成果 是当今世界上各领域高技术 新材料研究最集中的体现 其中传热学所起的作用功不可没 据美国航空和宇宙航行局 NASA 所作的技术分析 美国航天飞机的技术关键只有一个半 这半个是大推力的液氢 液氧火箭发动机 其中自然与传热有密切的关系 而那一个关键则是所谓 热防护系统 TPS 即指以航天飞机外表面的防热瓦为主的整个热防护结构 它被视为可反复使用的航天飞机成败的最大关键 之所以把热防护系统提到如此重要的地位 是由于航天飞机极端复杂的气动热环境以及要求该防热系统必须能够重复使用造成的 传热学科在航空领域里发挥着重要的和无法替代的作用 2020 3 18 4 传热学科在航空领域里发挥着重要的和无法替代的作用 举几个数字为证 航天飞机在地球轨道上将反复地经受因太阳直接辐照产生的高温和进入地球阴影时面对接近0K的宇亩空间导致的低温 变化范围达到 157 55 同时还要经受1 33 10 4Pa的高真空环境 在以7 5km s的速度从120km高度重返地球大气层时 飞行器表面的热流密度大约达到2 5 105W m2 机翼前缘和头锥帽上的温度高达1650 除此之外还必须能够经受太阳紫外线 高能粒子和微陨石可能的撞击 在这样严酷的情况下要能够保证飞行安全 内部的人员 设备不受任何干扰 必须采取特殊有效的热防护措施 为此先后研制成功并投入使用的第一代低温陶瓷防热瓦 LRSI LI 900 第二代高温陶瓷防热瓦 HRSI LI 2200以及较晚研制成功的由氧化硅纤维和氧化铝纤维组成的第二代陶瓷瓦HTP是这一系统的核心 2020 3 18 5 传热学科在航空领域里发挥着重要的和无法替代的作用 2 红外辐射除了可以用于工业加热和物料干燥之外 红外测试技术还具有不干扰 不破坏原有温度分布的突出优点 因而在资源勘查 农作物估产 环境监测 火灾防护 医疗诊断 甚至刑事案件的侦破和军事侦察 跟踪等许多高技术领域当中扮演着重要的角色 2020 3 18 6 传热学科在航空领域里发挥着重要的和无法替代的作用 3 随着航天技术水平的不断进步 低温领域研究的重要性变得日益重要起来 在卫星 火箭燃料 航天飞机及其所携带的红外遥感和电子设备上 在航天器的地面模拟装置等方面 均需要用到低温技术和相应的装备 考虑到未来超导技术的大规模应用前景和氢气作为清洁能源成为车辆的主要燃料 低温技术的应用范围将更加广阔 仅就目前阶段的主要应用 航天方面而言 对材料和技术水平的要求已经相当高 2020 3 18 7 传热学科在航空领域里发挥着重要的和无法替代的作用 4 军事领域里用到的传热知识更是数不胜数 从历史上看 相当多的传热技术是从军事用途开始发展并逐步走向完善和大规模应用的 例如战斗机燃气涡轮发动机的技术参数一贯代表这一领域的最高水平 20世纪末 军用战斗机发动机的涡轮前燃气温度已经达到1750K 正在研制的新机型甚至达到1860K 若没有非常有效的冷却技术 这么高的温度是无法想象的 再如红外摄像装置和传感器 最早也仅用于军事目的 像侦察用的夜视仪 导弹的红外跟踪寻的装置等 现在高灵敏度的红外摄像仪已经大量用于和平目的 如大范围的火灾报警和防护 洪水的监视 资源勘查 环境保护 用装在人造卫星上的红外摄像机可以大范围地监视地面和海岸线等的污染状况 等 此外 从地面军车到军舰 飞机 卫星 都离不开各种类型的高效换热设备 2020 3 18 8 还记得哥伦比亚号航天飞机吗 哥伦比亚号魂断归途 在悲伤的同时我们更应弄清事故的原因 为什么呢 2020 3 18 9 2020 3 18 10 一目了然 2020 3 18 11 事实证明传热学应用在航空领域及其重要 传热学在航空方面的应用的重要性是有目共睹的 至于你信不信 哥反正是信了 航天器在发射时 燃料向下面的水池喷火 达到散热传热的的目的 航天器在飞行时和宇航员会遇到高温高辐射 没有传热学为基础 怎样研究出隔热保温抗辐射的材料呢 还有燃料舱和其他舱的