Anwendung der Mikrokanaltechnologie in der Luft- und Raumfahrt

Mit der Entwicklung moderner Antriebssysteme in der Luft- und Raumfahrt hin zu hohem Schubverhältnis und hoher Flugmachzahl steigt die thermische Belastung des Triebwerks stark an. Um die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit des Motors zu gewährleisten, ist die Entwicklung einer schnellen aktiven Kühltechnologie von entscheidender Bedeutung. Der Microchannel-Wärmetauscher gilt als ideale Wahl, um das Problem der Motorwärmeableitung und -kühlung zu lösen. Es besteht aus einer zentralen Wärmeableitungseinheit – einer Mikrokanalstruktur, und die Wärme wird schnell durch erzwungene Konvektion durch das durchströmende Kühlmedium abgeführt. Mikrokanal-Wärmetauscher haben die Eigenschaften einer hohen Wärmeübertragungsleistung, einer kompakten Struktur, eines geringen Gewichts, einer geringen Größe, einer einfachen Integration und Verpackung usw. und haben erhebliche Vorteile in Luft- und Raumfahrttriebwerken.

Gegenwärtig wurde mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Verarbeitungstechnologie die Mikrokanal-Kühltechnologie bei der Wandkühlung der Brennkammer von Triebwerken, dem Hyperschall-Vorkühlersystem für Flugzeuge, der Wärmeableitung und Kühlung von Turbinenschaufeln usw. angewendet, um den zuverlässigen Betrieb des zu gewährleisten Motor und Normalflug. spielte eine entscheidende Rolle. Die Mainstream-Mikrokanalstruktur auf dem Markt ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Anwendung der Mikrokanal-Kühltechnologie an der Brennkammerwand
Um die Kühlleistung der Brennkammer zu verbessern, ist die Reduzierung des Kühlgases die Entwicklungsrichtung von Flugtriebwerken. Die Verwendung der Mikrokanal-Kühltechnologie kann die Temperatur der Brennkammerwand effektiv reduzieren, und gleichzeitig kann die vom Mikrokanal aufgenommene Wärme zum Vorwärmen des Brennstoffs verwendet werden, wodurch eine regenerative Kühlung realisiert wird.

Anwendung der Mikrokanal-Kühltechnologie im Vorkühlsystem
Als Schlüsselkomponente im Wärmekreislauf des Triebwerks kann der Vorkühler eine hohe Effizienz/schnelle Tiefenkühlung von Hochtemperaturluft erreichen, wodurch die Temperatur auf die normale Arbeitstemperatur des Flugtriebwerks gesenkt wird, und zur Verbesserung werden häufig Mikrokanal-Wärmetauscher verwendet seine Kühlleistung.

Anwendung der Mikrokanal-Kühltechnologie in Turbinenschaufeln
Gegenwärtig erreicht die Turbineneinlassgastemperatur von fortschrittlichen Flugturbinentriebwerken 1800 bis 2050 K, was nahe an der Temperaturbeständigkeitsgrenze von Turbinenschaufelmaterialien liegt. Zur effektiven Kühlung der Turbinenschaufeln muss Kühltechnik eingesetzt werden. Die Kühlung von Turbinenschaufeln erfolgt hauptsächlich durch maschinelle Bearbeitung von Mikrokanälen innerhalb der Schaufeln. Die Kühlmethoden wie Luftfilm und Aufprall werden angewendet, um eine schnelle und effiziente Kühlung durch den Luftstrom und die Schaufeln im Mikrokanal zu erreichen. Die folgende Abbildung zeigt die Kühlstruktur einer typischen Turbinenschaufel.

Gleichzeitig mit der rasanten Entwicklung der Mikrokanal-Kühltechnologie für die Luft- und Raumfahrt gibt es auch viele entsprechende technische Herausforderungen, die weiter erforscht werden müssen. Es gibt relativ wenige inländische Unternehmen, die die Mikrokanal-Kühltechnologie für Luft- und Raumfahrttriebwerke gründlich erforschen, herstellen und anwenden, und Hangzhou Microcontrol Energy Saving Technology Co., Ltd. ist eines der besten. Im Jahr 2017 wurde das integrierte Präzisions-Mikrokanal-Wärmetauscherprojekt der Hangzhou Microcontrol-Tochtergesellschaft Hangzhou Microcontrol einstimmig von der Jury anerkannt und gewann den dritten Preis im nationalen Finale des zweiten China Aviation Innovation and Entrepreneurship Competition.

Der von Hangzhou Microcontrol entwickelte hocheffiziente und kompakte Mikrokanal-Wärmetauscher für die Luft- und Raumfahrt zeichnet sich durch kompakte Bauweise, hohe Wärmeübertragungsleistung, geringes Gewicht und geringe Größe (um 20 % bis 30 % reduziert) aus. Zu seinen spezifischen Lösungen gehört ein Umweltkontrollsystem. Verwenden Sie einen 10-kW-Frostschutz-Frostschutz-Wärmetauscher (Dreistrom-Wärmetauscher), einen 50-kW-Kraftstoff-Hydrauliköl-Wärmetauscher für Flugmotoren und einen Luft-Kältemittel-Wärmetauscher mit Mikrokanalkondensator für die Luft- und Raumfahrt.