液氮冷屏蔽罩运用液态冷却剂相变换热大量吸收热量的基本原理,采用冷却目标外表面的方法,以达到降低目标红外辐射特征的目的,它是红外隐身技术的一项重要研究方向。在目标外部装载液氮冷屏蔽罩,使目标的红外辐射特征尽量与太空背景或天体相近,可以大大缩短发现的距离、增加拦截的难度,对于提高弹道导弹的突防能力具有非常重要的意义。
围绕液氮冷屏蔽罩换热机理,建立了液氮冷屏蔽罩与太空背景之间的能量传递模型,系统的计算分析了影响冷屏蔽罩中段飞行过程中液氮消耗量的主要因素,同时建立了变截面条件下液氮在多孔介质中的流动蒸发模型与冷屏蔽罩的红外辐射特性计算模型,分别对冷屏蔽罩中段冷却过程与实验室冷却过程进行数值模拟,分析冷屏蔽罩内液氮的流动与蒸发过程、外壳表面温度变化过程以及在红外波段1~16μm范围内的红外辐射亮度,最后试验研究了液氮冷屏蔽罩原理样机的换热性能,测试原理样机外壳表面的温度分布与流体流量的变化情况,对比数值模拟结果与实验数据,显示两者数据吻合情况较好,说明了液氮在多孔介质中的流动蒸发过程。
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