发动机冷却

薄膜冷却　由液体推进剂或气体在受热壁面上形成薄膜阻止燃气向壁面传热的冷却方式分别称为液膜冷却或气膜冷却。液体火箭发动机的推力室在热流密度最大的喷管喉部附近采用液膜冷却，更多的是在喷注器周边设置一圈低混合比的喷嘴或燃料直流射孔，在燃烧室内壁面附近形成低温边区或薄膜，把中心区高温燃气与壁面隔开。涡轮喷气发动机的涡轮叶片和火焰筒常用气膜冷却，叶片温度可降低400～600°C。有的液体火箭发动机把涡轮排气引入推力室喷管，对喷管内壁进行气膜冷却。

发汗冷却 　也称发散冷却。受热件用多孔材料制成，冷却剂通过微孔渗出受热表面把热量带走，同时在壁面上形成一层冷却薄膜，有很好的冷却效果。由于研制多孔材料比较困难，碳氢燃料燃烧后的积碳容易堵塞微孔，这种冷却方式未能广泛应用,仅用于液氧-液氢发动机喷注器面板的冷却。

烧蚀冷却 　广泛用于固体火箭发动机的喷管（见烧蚀防热、烧蚀材料）。还有一种自冷却方式，机理与烧蚀冷却类似，用多孔钨作基体，渗入银、铜、锌等熔点较低的材料，遇热时熔点低的材料升华逸出而起冷却作用。基体钨难熔耐蚀，能保持外形，适用于制作固体火箭发动机喷管喉衬。

辐射冷却 　利用炽热物体的热辐射向外散热。辐射冷却一般用于火箭发动机中热流密度较小的喷管延伸段、燃气温度较低的燃气发生器和单元推进剂分解的推力室。活塞式发动机汽缸头的黑色散热片也起辐射散热作用。提高辐射散热效果主要靠选用耐高温材料制造受热零件；其次靠提高表面黑度，即在壁面上涂黑度0.85以上的高温涂料。

隔热层 　在受热壁面上涂敷或粘贴导热率低的耐高温材料，减少燃气向壁传热。常用的隔热材料如氧化锆、氧化铝等适用于液体火箭发动机；石墨、碳化钨、陶瓷等适用于固体火箭发动机；陶瓷、高温隔热漆、石棉等适用于涡轮喷气发动机。

不同的冷却方式可以分别使用，也可以同时使用。如液体火箭发动机的推力室同时采用对流冷却和薄膜冷却（见图）；涡轮喷气发动机的涡轮叶片同时采用喷射冷却和气膜冷却。

对流冷却 　冷却剂流过受热零件壁面，靠对流传热将热量带走，如对着受热壁面喷射冷却剂以提高对流冷却的效果（称为喷射冷却）。对流冷却广泛用于发动机的各种受热零、组件。航空发动机的涡轮叶片采用空气对流冷却，可使叶片温度降低200～250°C，液体火箭发动机的推力室用推进剂的一种组元作为冷却剂，使其流过冷却套来冷却室壁，然后进入燃烧室参加燃烧，这种冷却方式称为再生冷却。如果流过冷却套的推进剂由喷管末端一周小孔直接排出，则称为排放冷却。这种方法适用于以氢作冷却剂的推力室，排放射流也能产生一部分推力。

发动机冷却方式说明发动机冷却方式是风冷还是水冷。

《用于发动机冷却系统的副水箱和发动机冷却系统》涉及发动机领域，更具体地说，涉及一种用于发动机冷却系统的副水箱和发动机冷却系统。

发动机冷却系统的作用是将发动机运行时产生的部分热量吸收并及时散发出去，从而使发动机的部件得到适度的冷却，使发动机在适宜的温度范围内工作。

通常，发动机冷却系统包括散热器（也称为水箱）、水泵、风扇、节温器、温度传感器和水套等。在发动机运行过程中，发动机冷却系统中的冷却液温度上升，从而受热膨胀，而当如发动机停止运行时，发动机冷却系统中的冷却液温度下降，体积减小。为了适应发动机冷却系统中冷却液的这种体积变化，通常在发动机冷却系统中还设置有与散热器相通的副水箱（也称为膨胀水箱）。

具体来说，当发动机冷却系统中的冷却液体积变大时，部分冷却液会流入副水箱内而储存起来；而当冷却液温度下降时，副水箱中的冷却液则会自动地重新流入散热器中，以进行补充。当需要补充发动机冷却系统中的冷却液时，也可以将冷却液注入副水箱中。

图1所示为包括传统的副水箱的发动机冷却系统的示意图。该发动机冷却系统包括：发动机1、散热器2和副水箱3，其中，发动机1包括发动机进水口11、发动机出水口12和发动机出气口13，散热器2包括散热器进水口21、散热器出水口22和散热器出气口23，副水箱3包括注水口31、副水箱出水口32和副水箱气口33，发动机进水口11分别与副水箱出水口32和散热器出水口22相通，发动机出水口12与散热器进水口21相通，副水箱气口33分别与发动机出气口13和散热器出气口23相通。

在图1所示的发动机冷却系统中，副水箱内的冷却液从副水箱出水口32通过发动机进水口11而进入发动机内的冷却管路中，发动机内温度较高的冷却液从发动机出水口12通过散热器进水口21进入散热器2中，经过散热以获得相对较低的温度后，再从散热器出水口22通过发动机进水口11流回到发动机中。

当发动机冷却系统内的冷却液温度升高而体积膨胀时，冷却液会通过副水箱出水口32而回流到副水箱3内，以利用该副水箱3容纳一部分冷却液。

另外，当发动机运行时，由于冷却系统中的冷却液受热，从而会在冷却液内产生气体。冷却液（如在散热器2和发动机1）中所产生的气体分别通过散热器出气口23和发动机出气口13而流动到副水箱气口33，进而通过副水箱3的注水口31而排到外部。

通过以上分析可知，在发动机冷却系统的副水箱3内，不但储存有冷却系统的冷却液，而且由于该副水箱3需要承担排出压力气体的作用，因而还存在来自于发动机1和散热器2的气体。

截至2010年3月1日，发动机冷却系统中的副水箱大都为单腔式副水箱。也就是说，该副水箱仅有一个腔室，因而副水箱内储存的冷却液与来自于冷却系统的气体共同存在于一个腔室内。

这种传统的副水箱所带来的缺陷在于：一方面，来自于发动机和散热器的气体进入副水箱后，由于除了向副水箱中注水时之外，副水箱通常均为封闭的腔室，因而会增大副水箱内的压力，进而不利于将冷却液在发动机和散热器中产生的气体排出；另一方面，来自于发动机和散热器的气体会给副水箱内带来热量，该热量不但同样会使副水箱内的压力增高，不利于将冷却液在发动机和散热器中产生的气体排出，而且还会使副水箱中储存的冷却液的温度上升，从而增加了整个发动机冷却系统的热负荷。

因此，需要提供一种能够克服上述缺陷的技术方案。