高超声速飞行器舵轴热控方案设计

某高超声速飞行器中的空气舵舵轴存在5 mm缝隙裸露于外部,承受超高热流密度作用,且总体设计要求舵轴表面不能覆盖防隔热层,为保证舵轴在飞行过程中最高温度不超过700℃,提出了采用CO_2气体强迫对流与舵轴表面镀铜的组合式热控方案。同时兼顾飞行器综合热管理,液态CO_2提供的有效冷量先冷却电子设备,再进入舵轴主动冷却,从而充分利用了CO_2冷量,可同时满足电子设备冷却和舵轴热控的双重需求。计算结果表明,组合式热控方案可以使舵轴在3000 s的飞行过程中表面温度维持在700℃以下,有效地解决了局部超高热流密度轴的热控难题,评估系统代偿约11 kg,从而论证了工程应用的可行性。