本發明屬于高溫疏導熱防護，尤其涉及一種異型高溫熱管式疏導熱防護器件及其制造方法。

背景技術：

1、高超聲速飛行器載入時，舵、翼前緣、駐點結構等部分將面臨著嚴重的氣動熱環境，需要采用熱防護措施使其安全工作。隨著高超聲速飛行器朝著小型化、高升阻比、高機動、長航時及高度可重復使用等方向發展，這對其氣動熱防護提出了更高的要求：1）進一步減輕防熱結構的質量；2）實現長時間大氣層內高超聲速機動飛行；3）?保持高升阻比氣動外形不變等。傳統的吸熱式/輻射式以及燒蝕式防熱結構很難適應高超聲速飛行器新的發展要求。高溫疏導式熱防護是一種新型防熱型式，其主要利用高溫液態工質在氣動熱嚴重的翼面頭部區域蒸發相變吸熱，然后在管內蒸汽壓差的作用下將熱量輸送到后部區域冷凝放熱，并將熱量通過導熱的方式傳輸到飛行器背風面等氣動熱弱的大面積低溫區輻射到大氣環境中，冷凝后的高溫液態工質在管內吸液芯所提供的毛細力作用下回流至頭部區域而構成工質流動和熱量遷移的循環，從而使得頭部吸收的氣動熱不斷地疏導至后部大面積區域，降低頭部的溫度，使整個結構趨于等溫，減小結構熱應力。相對于傳統的燒蝕熱防護，疏導式熱防護不改變飛行器表面的氣動外形，可達到重復性使用目的。然而，現有疏導式熱防護系統使用的堿金屬工質的熱物性參數中，溫度、壓力、密度之間的狀態方程關聯，雖然在一個方向能夠快速傳熱，實現高溫熱疏導傳熱特性，但很難在整體結構內實現多個自由度的快速、高效熱量傳遞，自適應性差；同時，現有疏導式熱防護系統為一整體結構，實際運行時處于高溫負壓運行狀態，為保證結構氣動外形及傳熱效果，在其內部需設置保持剛度的復雜支撐結構，以及復雜的工質抽吸結構，加工難度極大，成本高昂，成品率低，制造效率低下，且由于只有一個充裝口，一旦有缺陷，或者制備過程中出現不慎，都會導致整個器件失效，甚至報廢；另外，由于需保持飛行器表面的氣動外形，充裝結構需要進行隱藏，或者增補其他輔助結構，增大了封口難度、增加了加工成本、降低了加工效率。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明創造旨在提供一種異型高溫熱管式疏導熱防護器件及其制造方法，以降低制造難度、提高成品率、提高加工效率。

2、為達到上述目的，本發明創造的技術方案是這樣實現的：

3、本發明創造第一方面提供一種異型高溫熱管式疏導熱防護器件，包括：

4、多個異型高溫熱管單元器件，多個異型高溫熱管單元器件通過連接面焊接在一起構成異型高溫熱管式疏導熱防護器件，異型高溫熱管式疏導熱防護器件具有預設的外形；

5、異型高溫熱管單元器件上設有充裝結構；

6、異型高溫熱管單元器件內部設有封閉空腔，封閉空腔中填充有冷卻散熱用堿金屬工質，且封閉空腔中還設有堿金屬工質抽吸結構，以將堿金屬工質抽吸至異型高溫熱管式疏導熱防護器件的熱端側。

7、進一步的，每個異型高溫熱管單元器件的長度均小于等于1000mm，寬度均小于等于100mm，高度均小于等于100mm。

8、進一步的，充裝結構包括充裝口、盲堵，異型高溫熱管單元器件的連接面設有充裝口和/或盲堵，且兩個相鄰異型高溫熱管單元器件相對的連接面上各自的充裝口和盲堵對應適配，以使充裝結構不影響異型高溫熱管式疏導熱防護器件預設的外形。

9、進一步的，每個異型高溫熱管單元器件均包括熱端和冷端，熱端與冷端存在傾斜高度差，以使封閉空腔中的堿金屬工質能在重力作用下移動至熱端一側；多個異型高溫熱管單元器件通過連接面焊接時，在焊接面預留有工藝孔。

10、進一步的，堿金屬工質抽吸結構為多層復合絲網和/或毛細溝槽，多層復合絲網和/或毛細溝槽能提供毛細力，以使堿金屬工質回移至異型高溫熱管式疏導熱防護器件的熱端側。

11、進一步的，多層復合絲網材質與異型高溫熱管單元器件相同，絲網的目數為100#~400#，多層復合絲網中絲網的鋪設層數為2層~10層。

12、本發明創造另一方面提供一種異型高溫熱管式疏導熱防護器件制造方法，用于制造第一方面提及的異型高溫熱管式疏導熱防護器件，包括：

13、加工多個異型高溫熱管單元器件；

14、將多個異型高溫熱管單元器件焊接組合，形成具有預設的外形的異型高溫熱管式疏導熱防護器件；

15、對異型高溫熱管式疏導熱防護器件進行自適應傳熱性能檢測；

16、在經自適應傳熱性能檢測符合要求的異型高溫熱管式疏導熱防護器件上增設輔助結構。

17、進一步的，加工多個異型高溫熱管單元器件包括：

18、加工異型蓋，在異型蓋上設置堿金屬工質抽吸結構，形成堿金屬工質抽吸結構異型蓋；

19、加工腔體，在腔體上設置堿金屬工質抽吸結構，形成堿金屬工質抽吸結構腔體；

20、將堿金屬工質抽吸結構異型蓋和堿金屬工質抽吸結構腔體焊接形成異型高溫熱管單元器件的殼體，并進行探傷檢測確保符合預定要求；

21、對異型高溫熱管單元器件的殼體進行高溫真空除氣，充裝堿金屬工質，封口成型，進行預處理以使堿金屬工質均勻附著于堿金屬工質抽吸結構，或者使堿金屬工質處于預設位置，形成待檢測異型高溫熱管單元器件；

22、對待檢測異型高溫熱管單元器件進行自適應傳熱性能檢測，檢測合格，完成單個異型高溫熱管單元器件的加工；

23、重復上述操作，直到完成多個異型高溫熱管單元器件的加工。

24、進一步的，將多個異型高溫熱管單元器件焊接組合，形成異型高溫熱管式疏導熱防護器件，包括：

25、打磨多個異型高溫熱管單元器件的待焊接邊緣，并將多個異型高溫熱管單元器件通過焊接連接成型，焊接時留出工藝孔；

26、對焊接成型的多個異型高溫熱管單元器件進行高溫校型，冷卻，形成具有預設的外形的異型高溫熱管式疏導熱防護器件。

27、進一步的，自適應傳熱性能檢測包括：

28、待測件冷態啟動；

29、多角度方向穩態傳熱性能檢測，振動環境下傳熱性能檢測，高溫大熱流傳熱性能檢測。

30、與現有技術相比，本發明創造能夠取得如下有益效果：

31、本發明提供的異型高溫熱管式疏導熱防護器件包括多個獨立的異型高溫熱管單元器件，即使單個異型高溫熱管單元器件失效，其他異型高溫熱管單元器件仍能起到熱防護作用，大大提升了異型高溫熱管式疏導熱防護器件的可靠性。同時，本發明將整體的異型高溫熱管式疏導熱防護器件分解為多個小尺寸的異型高溫熱管單元器件，每個異型高溫熱管單元器件內不需再設置復雜支撐結構，后續也不再需要對充裝結構進行隱藏、或者增補其他輔助結構，并且單個異型高溫熱管單元器件尺寸小、結構簡單，加工精度易得到保障，雖然加工工件數增加，但加工工序均為現有常規操作，降低了加工難度，簡化了加工工藝，總加工效率提升，總加工成本降低，同時大大提升了成品率，降低了封口難度。

32、本發明對每個異型高溫熱管單元器件的尺寸進行了限制，由于每個異型高溫熱管單元器件的封閉空腔在預定的范圍內，更容易使堿金屬工質均勻分布，保障堿金屬工質抽吸結構的抽吸能力在正常范圍內，且啟動響應迅速，即使面對復雜多變的外部熱流變化，例如：高溫熱管式疏導熱防護器件受熱位置變化，也可快速啟動、實時響應，自適應性強，大大提升了熱防護性能，延長了器件使用壽命。

33、本發明提供的異型高溫熱管式疏導熱防護器件，由于充裝口與盲堵各自對應適配，不影響異型高溫熱管式疏導熱防護器件整體外形，后續不需要對充裝結構進行隱藏、或者增補其他輔助結構，因而，本發明的異型高溫熱管式疏導熱防護器件更加適應飛行器氣動外形而不影響飛行性能，可實現結構功能一體化構型，簡化結構，降低重量；同時簡化了加工工藝，降低了封口難度，減少了加工成本，提升了加工效率。

34、本發明中各異型高溫熱管單元器件的熱端與冷端均存在傾斜高度差，以使封閉空腔中的堿金屬工質能在重力作用下移動至熱端一側，可保障常規狀態下熱端存有足量的堿金屬工質，使異型高溫熱管式疏導熱防護器件能夠應對高溫大熱流的沖擊。

35、本發明通過預留工藝孔，使間隙處始終與外界貫通，保持間隙處壓強不變，徹底消除了間隙處空氣的壓強變化導致異型高溫熱管式疏導熱防護器件承受額外的應力，進一步延長了使用壽命。