CN109665113B - 一种超音速无人机仪器设备保护结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种超音速无人机的仪器设备保护结构，包括超音速无人机机体、设置在超音速无人机机体内的仪器箱、设置在仪器箱内的仪器设备和仪器设备保护结构，所述仪器设备保护结构包括设置在发动机燃烧室/尾喷管壳体表面的第一保护结构、设置在仪器箱靠近发动机侧表面的第二保护结构和设置在仪器箱靠近飞行器壳体侧表面的热交换保护结构。本申请的结构简单，可靠性高，隔热散热设计空间需求小，减小了超音速无人机横截面积，降低了气动阻力，提高其超音速飞行性能；同时本申请充分考虑超音速飞行特性，采用被动隔热、流动散热以及差异化辐射特性隔热，大大改善了仪器设备的隔热效果，提高了仪器设备的使用寿命。

Description

一种超音速无人机仪器设备保护结构

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种超音速无人机仪器设备保护结构。

背景技术

无人机是一种以无线电遥控或由自身程序控制为主的不载人的飞行器。它的研制成功和战场运用揭开了以远距离攻击型智能化武器、信息化武器为主导的非接触性战争的新篇章。与载人飞行器相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点，因此，世界各主要军事国家都在加紧进行无人驾驶飞行器的研制工作。超音速无人机因其战场快速到达、突防能力显著等优势一直是无人机研制领域的热点。提高无人机动力特性、降低无人机气动阻力是实现无人机实现超音速飞行的主要手段。提高无人机动力特性将导致发动机燃烧更为充分，发动机燃烧室和尾喷管壳体温度显著提高；降低无人机阻力需减小无人机横截面积，导致仪器设备布局更加紧凑，仪器设备隔热设计空间减小，上述两条都给仪器设备的隔热设计带来巨大挑战。

发明内容

本申请为解决上述技术问题而提供。

本申请所采取的技术方案是：一种超音速无人机仪器设备保护结构，包括超音速无人机机体、设置在超音速无人机机体内的仪器箱、设置在仪器箱内的仪器设备和仪器设备保护结构，其特征在于，所述仪器设备保护结构包括设置在发动机燃烧室/尾喷管壳体表面的第一保护结构、设置在仪器箱靠近发动机侧表面的第二保护结构和设置在仪器箱靠近飞行器壳体侧表面的热交换保护结构。

进一步的，所述第一保护结构包括截面呈环形设置的第一散热层和第二散热层，所述第一散热层为填充有热容量大的高聚化合物结构层，所述第二散热层为柔性隔热材料层。

进一步的，所述第二保护结构为热量吸收率低的低辐射率层。

进一步的，所述热交换保护结构为高辐射率涂料层，所述高辐射率涂料层的厚度为30-45μm。

进一步的，所述仪器设备保护结构还包括散热风道，所述散热风道包括多个第一散热风道和多个第二散热风道，所述第一散热风道呈环形均匀设置在第一保护结构和第二保护结构之间，所述第一散热风道首尾穿过超音速无人机机体，所述第二散热风道设置在第一散热风道外侧，所述第二散热风道包括设置在仪器箱和超音速无人机机体前端之间的呈Z字形设计的进风道、设置在仪器箱内的散风管和设置在仪器箱后部的排风道。所述进风道一端设置在仪器箱底部，且与仪器箱内的散风管相连通，所述仪器箱上部设有排风口与所述排风道相连通。

进一步的，所述散风管包括连接管一、连接管二和多个通风管，所述连接管一与连接管二中部相连通，所述连接管二上设有多个与连接管二相垂直的水平通风管，所述通风管上设有多个向上的通风孔。

进一步的，所述仪器箱内设有仪器散热装置，所述仪器散热装置包括设置在仪器设备下方的散热基板和设置在散热基板下方的多个散热片，所述散热片将散热基板和仪器箱底板之间的空腔分割成多个容腔，所述通风管设置在容腔内，所述散热基板为铜质散热板，所述散热片为铝合金散热片。

进一步的，所述仪器散热装置与仪器箱底部之间设有减震垫，所述减震垫为弹性橡胶垫、硅胶垫中的一种。

进一步的，所述散热风道进风端设有与超音速无人机机体前端相配合的网状弧形防护罩。

本申请具有的优点和积极效果是：本申请的一种超音速无人机仪器设备保护结构，该结构简单，可靠性高，本申请采用吸热隔热材料相配合大大降低了热量在无人机机体内的传递，设有散热风道大大提高了无人机机体内热量的散失，提高了无人机机体内仪器设备的安全性，该隔热散热空间需求小，减小了超音速无人机横截面积，降低了气动阻力，提高其超音速飞行性能；同时本申请充分考虑超音速飞行特性，采用被动隔热配合差异化辐射特性隔热，大大改善了仪器设备的隔热效果，提高了仪器设备的使用寿命；本申请还设有减震垫进一步提高仪器设备的使用寿命。

除了上面所描述的本申请解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本申请所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征所带来的优点，将在下文中结合附图作进一步详细的说明。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种超音速无人机仪器设备保护结构结构示意图；

图2是本申请实施例提供的第一保护结构示意图；

图3是本申请实施例提供的第二保护结构、热交换保护结构、散热风道、仪器散热装置、减震垫结构示意图。

图中：1超音速无人机机体；2仪器箱；3仪器设备；4仪器设备保护结构；410第一保护结构；411第一散热层；412第二散热层；420第二保护结构；430热交换保护结构；440散热风道；441第一散热风道；442第二散热风道；442a进风道；442b散风管；442b1连接管一；442b2连接管二；442b3通风管，442c排风道；5仪器散热装置；510散热基板；520散热片；6减震垫；7防护罩

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，一种超音速无人机仪器设备保护结构，包括超音速无人机机体1、设置在超音速无人机机体1内的仪器箱2、设置在仪器箱2内的仪器设备3和仪器设备保护结构4，所述仪器设备保护结构4包括设置在发动机燃烧室/尾喷管壳体表面的第一保护结构410、设置在仪器箱2靠近发动机侧表面的第二保护结构420和设置在仪器箱2靠近飞行器壳体侧表面的热交换保护结构430。

本实施例中，设有第一保护结构410和第二保护结构420，通过多层保护结构相配合可以有效的降低无人机产生的热量对仪器设备3的影响，提高了仪器设备3使用寿命；同时热交换保护结构430便于仪器设备3散热，进一步提高了仪器设备3的使用寿命。

如图2所示，在一优选实施例中，所述第一保护结构410包括截面呈环形设置的第一散热层411和第二散热层412，所述第一散热层411为填充有热容量大的高聚化合物结构层，所述第二散热层412为柔性隔热材料层。

本实施例中，第一保护结构包裹在发动机燃烧室/尾喷管外侧，同时第一保护结构采用吸热和隔热双层结构，大大减少了发动机燃烧室/尾喷管产生的热量在超音速无人机机体内的传递，降低了发动机燃烧室/尾喷管产生的热量对仪器设备的影响。

在一优选实施例中，所述第二保护结构420为热量吸收率低的低辐射率层。

本实施例中，仪器箱2靠近发动机侧表面受到发动机燃烧室/尾喷管热辐射影响较大，在仪器箱2靠近发动机侧表面设置热量吸收率低的低辐射率材料，可以有效的避免仪器箱2对热量的吸收，进一步避免了发动机燃烧室/尾喷管对仪器设备3的影响。

在一优选实施例中，所述热交换保护结构430为高辐射率涂料层，所述高辐射率涂料层的厚度为30-45μm。

本实施例中，超音速无人机在高空飞行时大气环境温度较低，进而无人机外壳温度较低，在仪器箱靠近飞行器壳体的表面涂覆高辐射率涂料，可以大大提高仪器设备及仪器箱的辐射散热效率。在本实施例中高辐射率涂料涂覆厚度为40μm，在其他实施例中，所述热交换保护结构的厚度也可以是35μm～45μm中的其他数值。

如图3所示，在一优选实施例中，所述仪器设备保护结构4还包括散热风道440，所述散热风道440包括多个第一散热风道441和多个第二散热风道442，所述第一散热风道441呈环形均匀设置在第一保护结构410和第二保护结构420之间，所述第一散热风道441首尾穿过超音速无人机机体1，所述第二散热风道442设置在第一散热风道441外侧，所述第二散热风道442包括设置在仪器箱2和超音速无人机机体1前端之间的呈Z字形设计的进风道442a、设置在仪器箱2内的散风管442b和设置在仪器箱2后部的排风道442c。所述进风道442a一端设置在仪器箱2底部，且与仪器箱2内的散风管442b相连通，所述仪器箱2上部设有排风口与所述排风道442c相连通。

本实施例中，超音速无人机机体内设有散热风道，在第一保护结构外侧环形设置多个第一散热风道，第一散热风道可以将超音速无人机机体外侧冷空气导引入机体内，并将传递通过第一保护结构的热量带出超音速无人机机体，进一步降低了发动机燃烧室/尾喷管产生的热量在超音速无人机机体内的传递；在第一散热风道外侧设置第二散热风道，将仪器箱内仪器设备所产生的热量引导到超音速无人机机体外侧，有效的避免了仪器设备产生的热量对其自身的影响，进一步提高了仪器设备的使用寿命。

在一优选实施例中，所述散风管442b包括连接管一442b1、连接管二442b2和多个通风管442b3，所述连接管一442b1与连接管二442b2中部相连通，所述连接管二442b2上设有多个与连接管二442b2相垂直的水平通风管442b3，所述通风管442b3上设有多个向上的通风孔。本实施例中，设有多个通风管，提高了仪器设备与引入的冷空气接触面积，大大提高了仪器设备与冷空气的热交换效率，进一步避免了热量对仪器设备的影响。

在一优选实施例中，所述仪器箱2内设有仪器散热装置5，所述仪器散热装置5包括设置在仪器设备3下方的散热基板510和设置在散热基板510下方的多个散热片520，所述散热片520将散热基板510和仪器箱2底板之间的空腔分割成多个容腔，所述通风管442b3设置在容腔内，所述散热基板510为铜质散热板，所述散热片520为铝合金散热片。本实施例中，设有仪器散热装置，提高了仪器设备热量的传递及辐射散热，进一步提高了仪器设备与冷空气热交换的效率。

在一优选实施例中，所述仪器散热装置5与仪器箱2底部之间设有减震垫6，所述减震垫6为弹性橡胶垫、硅胶垫中的一种。本实施例中，仪器箱底部设置减震垫，避免了超音速无人机飞行过程中由于震荡导致仪器设备损坏，从而保证了仪器设备的正常工作，提高了仪器设备的使用寿命。

在一优选实施例中，所述散热风道440进风端设有与超音速无人机机体1前端相配合的网状弧形防护罩7。本实施例中，在超音速无人机头部设置防护罩，避免了空气中的较大颗粒随空气进入散热风道对超音速无人机机体及仪器箱内的仪器设备造成损坏。

以上对本申请的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本申请的较佳实施例，不能被认为用于限定本申请的实施范围。凡依本申请的申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本申请的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种超音速无人机仪器设备保护结构，包括超音速无人机机体(1)、设置在超音速无人机机体(1)内的仪器箱(2)、设置在仪器箱(2)内的仪器设备(3)和仪器设备保护结构(4)，其特征在于，所述仪器设备保护结构(4)包括设置在发动机燃烧室/尾喷管壳体表面的第一保护结构(410)、设置在仪器箱(2)靠近发动机侧表面的第二保护结构(420)和设置在仪器箱(2)靠近飞行器壳体侧表面的热交换保护结构(430)；

所述第一保护结构(410)包括截面呈环形设置的第一散热层(411)和第二散热层(412)，所述第一散热层(411)为填充有热容量大的高聚化合物结构层，所述第二散热层(412)为柔性隔热材料层；

所述第二保护结构(420)为热量吸收率低的低辐射率层；

所述热交换保护结构(430)为高辐射率涂料层，所述高辐射率涂料层的厚度为30-45μm；

所述仪器设备保护结构(4)还包括散热风道(440)，所述散热风道(440)包括多个第一散热风道(441)和多个第二散热风道(442)，所述第一散热风道(441)呈环形均匀设置在第一保护结构(410)和第二保护结构(420)之间，所述第一散热风道(441)首尾穿过超音速无人机机体(1)，所述第二散热风道(442)设置在第一散热风道(441)外侧，所述第二散热风道(442)包括设置在仪器箱(2)和超音速无人机机体(1)前端之间的呈Z字形设计的进风道(442a)、设置在仪器箱(2)内的散风管(442b)和设置在仪器箱(2)后部的排风道(442c)，所述进风道(442a)一端设置在仪器箱(2)底部，且与仪器箱(2)内的散风管(442b)相连通，所述仪器箱(2)上部设有排风口与所述排风道(442c)相连通。

2.如权利要求1所述的一种超音速无人机仪器设备保护结构，其特征在于，所述散风管(442b)包括连接管一(442b1)、连接管二(442b2)和多个通风管(442b3)，所述连接管一(442b1)与连接管二(442b2)中部相连通，所述连接管二(442b2)上设有多个与连接管二(442b2)相垂直的水平通风管(442b3)，所述通风管(442b3)上设有多个向上的通风孔。

3.如权利要求2所述的一种超音速无人机仪器设备保护结构，其特征在于，所述仪器箱(2)内设有仪器散热装置(5)，所述仪器散热装置(5)包括设置在仪器设备(3)下方的散热基板(510)和设置在散热基板(510)下方的多个散热片(520)，所述散热片(520)将散热基板(510)和仪器箱(2)底板之间的空腔分割成多个容腔，所述通风管(442b3)设置在容腔内，所述散热基板(510)为铜质散热板，所述散热片(520)为铝合金散热片。

4.如权利要求3所述的一种超音速无人机仪器设备保护结构，其特征在于，所述仪器散热装置(5)与仪器箱(2)底部之间设有减震垫(6)，所述减震垫(6)为弹性橡胶垫、硅胶垫中的一种。

5.如权利要求4所述的一种超音速无人机仪器设备保护结构，其特征在于，所述散热风道(440)进风端设有与超音速无人机机体(1)前端相配合的网状弧形防护罩。

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