[发明专利]具有热辐射涂层的航空航天运载器及其相关方法

说明书

一种航空航天运载器，包括：本体，其中本体被构造为在操作期间生成热量；涂层，涂层设置在本体的至少一部分上，涂层被构造为将由本体生成的热量的至少一个波长的频率从第一频率转移到第二频率，与第一频率相比，第二频率相对于围绕本体的相邻介质具有更高透射率。

技术领域

本主题大体涉及航空航天运载器，并且更具体地涉及具有用于改进热辐射的涂层的运载器。

背景技术

当高速航空航天运载器在空气中移动时，运载器周围的空气由于与运载器的摩擦而变热。

随着运载器行驶得更快，运载器内部和周围的温度升高，这会导致围绕运载器本体形成等离子体层。围绕运载器的热层的存在会降低从运载器本体排出的能力，这会降低运载器的性能和能力，运载器可以容纳需要排出热量以操作的发动机和机载系统。

高速下围绕运载器的层可包含空气、等离子体或空气组分的分离种类，例如氧、氮或其分子的组合。

这些层可以通过对选定频率带宽中的辐射热传递完全或部分不透明来抑制来自运载器的热传输，这意味着它们将吸收来自运载器的辐射，加热并将其辐射回运载器，从而限制热量排出，有效地将热量困在那里。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过本发明的实践获知。

在本公开的一个示例性方面，一种航空航天运载器包括：本体，本体被构造为在操作期间生成热量；以及涂层，涂层设置在本体的至少一部分上，涂层被构造为将由本体生成的热量的至少一个波长的频率从第一频率转移到第二频率，与第一频率相比，第二频率相对于围绕本体的相邻介质具有更高透射率。

在本公开的另一个示例性方面，一种超音速运载器包括：运载器本体；发动机，发动机在操作期间生成热量；以及涂层，涂层设置在发动机、运载器本体或两者的至少一部分上，涂层被构造为在超音速操作期间将热量的波长转移到等于或高于发动机周围的相邻介质的等离子体频率(ω_p)的频率。

在本公开的另一个示例性方面，一种从高超音速运载器散热的方法，该方法包括：将涂层应用到高超音速运载器的发动机、高超音速运载器的运载器本体或两者的至少一部分上，涂层被构造为在高超音速操作期间将由发动机发射的热量的波长转移到等于或高于运载器周围的相邻介质的期望等离子体频率(ω_pe)的频率。

参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点。包含在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

附图说明

在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：

图1是根据本公开的示例性实施例的航空航天运载器的简化示意图。

图2是根据本公开的实施例的沿图1中的线A-A所见的从发动机的表面辐射的热量的示意图。

图3是示出根据本公开的实施例的对应于地球大气的干燥空气成分中的化学物质的浓度的图表。

图4是示出根据本公开的实施例的以开尔文为单位测量的作为温度的函数的空气成分的等离子体频率(ω_p)的图表。

图5是根据本公开的实施例的在高超音速运载器中散热的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母名称来指代附图中的特征。附图和描述中相同或相似的名称已用于指代本发明的相同或相似部分。