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超声速飞行器减阻盘与逆向喷流组合构型减阻防热性能研究

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飞行力学 2023年第1期41卷 77-85页

作者：许阳北京理工大学宇航学院北京100081

为降低超声速飞行器气动力和热载荷,采用数值方法对应用减阻盘与逆向喷流组合构型的钝体飞行器的气动性能进行了研究。首先,对仿真计算模型和数值计算方法进行了简要介绍。然后,进行了网格无关性校验和数值方法校验。最后,开展了仿真验... 详细信息

为降低超声速飞行器气动力和热载荷,采用数值方法对应用减阻盘与逆向喷流组合构型的钝体飞行器的气动性能进行了研究。首先,对仿真计算模型和数值计算方法进行了简要介绍。然后,进行了网格无关性校验和数值方法校验。最后,开展了仿真验证,分析了喷嘴直径比、减阻杆长径比、减阻盘直径比和逆向喷流总压比对减阻和防热性能的影响规律。研究结果表明:增加喷嘴直径比,减阻和防热效率均增大;增加减阻杆长径比,减阻和防热效率均先减小后增大;减阻盘直径比对减阻和防热性能影响不大;增加逆向喷流总压比可以显著改善防热性能,但会降低减阻效率。适当选取减阻盘与逆向喷流参数,最优构型可达到40.9%的减阻效率,同时防热效率达到72.2%。

关键词：超声速流动减阻盘逆向喷流减阻防热

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高超声速飞行器一体化防热与热控设计方法

北京航空航天大学学报 2006年第10期32卷 1129-1134页

作者：王浚王佩广北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

围绕高超声速飞行器所遭遇的“热障”问题,阐述了防热与热控系统一体化设计的思想,指出将机身结构、防热与热控系统、推进系统耦合在一起进行一体化设计是解决“热障”问题的有效途径,并提出了不同任务需求的高超声速飞行器防热与热控... 详细信息

围绕高超声速飞行器所遭遇的“热障”问题,阐述了防热与热控系统一体化设计的思想,指出将机身结构、防热与热控系统、推进系统耦合在一起进行一体化设计是解决“热障”问题的有效途径,并提出了不同任务需求的高超声速飞行器防热与热控系统方案思路.介绍了部分防热材料的性能,指出了在设计中选择防热材料的原则.对防热与热控系统的优化方法进行了探讨,指出了防热与热控系统一体化设计中涉及的关键技术,举例说明了防热与热控一体化设计的基本流程.

关键词：高超声速流动飞行器防热热控

碳-高硅氧纤维增强C-SiC防热隔热一体化材料

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材料研究学报 2006年第2期20卷 148-152页

作者：周星明汤素芳邓景屹刘文川杜海峰中国科学院金属研究所沈阳110016

制备了一种新型的防热隔热一体化材料-碳-高硅氧纤维增强 C-SiC 复合材料,沿厚度方向从抗烧蚀层渐次过渡到隔热层,其组成依次是致密 C/C-SiC,致密 C/C,多孔 C/C,通过界面处过渡到变密度多孔 HSF/C．这种材料既具有抗烧蚀性能又具有隔热... 详细信息

制备了一种新型的防热隔热一体化材料-碳-高硅氧纤维增强 C-SiC 复合材料,沿厚度方向从抗烧蚀层渐次过渡到隔热层,其组成依次是致密 C/C-SiC,致密 C/C,多孔 C/C,通过界面处过渡到变密度多孔 HSF/C．这种材料既具有抗烧蚀性能又具有隔热性能．C/C-SiC 复合材料的烧蚀表面平滑,线烧蚀率只有0．028mm/s．烧蚀性能的提高得益于 SiC 颗粒原位氧化生成 SiO_2黏附在碳材料表面,对氧气有一定的阻挡遮蔽作用．密度为0．80 g/cm^3的 HSF/C 材料,热导率为0．59 W/mK．在碳纤维与高硅氧织物的界面处,针刺纤维与热解碳的结合良好,密度为1．69g/cm^3的 C-HSF/C 复合材料界面处的剪切强度达到16．7MPa．

关键词：复合材料化学气相渗防热隔热

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高速飞行器防热减阻新概念构型的气动性能

航空动力学报 2021年第11期36卷 2292-2305页

作者：张帅中国航天科工集团有限公司北京空天技术研究所北京100074

提出了一种高速飞行条件下兼具防热减阻的凹腔槽道气动构型,建立了凹腔深宽比为1,槽道高度分别为0、10、20、30、40 mm的凹腔槽道构型,以及槽道入口高度固定为30 mm,出口高度分别为35、40、45、50 mm的扩张型凹腔槽道构型。采用求解Navi... 详细信息

提出了一种高速飞行条件下兼具防热减阻的凹腔槽道气动构型,建立了凹腔深宽比为1,槽道高度分别为0、10、20、30、40 mm的凹腔槽道构型,以及槽道入口高度固定为30 mm,出口高度分别为35、40、45、50 mm的扩张型凹腔槽道构型。采用求解Navier-Stokes(N-S)方程方法进行计算,获得了不同算例的鼻锥外壁面热流密度分布以及构型阻力系数的变化情况,分析了凹腔槽道构型参数对气动热与气动力性能的影响。数值结果表明凹腔槽道构型能够达到预期的防热减阻效果。较优构型(槽道进出口高度比为30/50)的防热率与减阻率分别达到40.1%和16.8%。槽道高度越高,减阻效果越好,但防热效率降低。相较于平直型凹腔槽道,扩张型凹腔槽道构型能够在保证防热率不变的情况下显著提升减阻性能。

关键词：高速防热减阻凹腔槽道构型 Navier-Stokes方程

隐身/防热一体化CFRP航空发动机舱体设计

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纤维复合材料 2022年第3期39卷 23-29页

作者：袁金孟宪慧洪锦放张雄军曹义宁波曙翔新材料股份有限公司宁波315000

依据无人机实际飞行条件进行碳纤维复合材料(CFRP)发动机舱体结构、功能设计。通过仿真分析确定纤维、基体方向最大应力及热部件在热稳态下外包覆气凝胶防热结构厚度。对比仿真结果进行耐高温材料体系优选,分析促进剂用量、温度对脂环... 详细信息

依据无人机实际飞行条件进行碳纤维复合材料(CFRP)发动机舱体结构、功能设计。通过仿真分析确定纤维、基体方向最大应力及热部件在热稳态下外包覆气凝胶防热结构厚度。对比仿真结果进行耐高温材料体系优选,分析促进剂用量、温度对脂环族环氧树脂凝胶时间的影响,以此确定树脂配比及固化升温梯度,测试CFRP在室温及100℃下力学性能,均远高于设计要求。使用该体系制备的发动机舱体通过试验验证,实测温度与防热仿真分析结果误差10.39%。最后结合计算分析,采用涂敷低发射率涂层的方法降低CFRP航空发动机舱体红外特征。结果表明,设计的航空发动机舱体与低温天空背景亮度较为接近,极大提高了无人机的生存能力。

关键词：无人机碳纤维复合材料发动机舱隐身防热

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迎风凹腔及其组合体减阻防热技术研究进展

航空兵器 2021年第4期28卷 16-23页

作者：张杰肖锋黄伟颜力孟玉珊国防科技大学空天科学学院高超声速冲压发动机技术重点试验室长沙410073

热防护技术是高超声速飞行器面向工程实际应用时必须要解决的关键技术之一。为实现更有效的减阻防热,学者们提出了多种热防护方案,其中迎风凹腔及其组合方式是最有效、最有发展前景的主动热防护方案之一。本文介绍了单一迎风凹腔及其与... 详细信息

热防护技术是高超声速飞行器面向工程实际应用时必须要解决的关键技术之一。为实现更有效的减阻防热,学者们提出了多种热防护方案,其中迎风凹腔及其组合方式是最有效、最有发展前景的主动热防护方案之一。本文介绍了单一迎风凹腔及其与逆向射流、能量沉积、发散冷却等组合方案的作用机理并总结归纳了其研究现状。最后提出了对未来的展望,尤其是跟进并创新已有组合方案,并进行更多地面试验佐证数值模拟结果,以期早日应用于工程实际。

关键词：减阻防热迎风凹腔逆向射流能量沉积高超声速飞行器热防护技术

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酚醛纤维/酚醛复合材料烧蚀防热性能研究

武汉理工大学学报 2009年第21期31卷 85-88页

作者：华小玲张宗强匡松连航天材料及工艺研究所先进功能复合材料技术国防科技重点实验室北京100076

探索采用酚醛纤维代替传统的玻璃纤维、高硅氧纤维及碳纤维,用于防热材料增强体,并对复合材料的力学性能、热物理性能、燃气流动态烧蚀性能、石英灯静态隔热性能几方面进行了相应的测试。研究表明:该复合材料与传统烧蚀防热材料相比密... 详细信息

探索采用酚醛纤维代替传统的玻璃纤维、高硅氧纤维及碳纤维,用于防热材料增强体,并对复合材料的力学性能、热物理性能、燃气流动态烧蚀性能、石英灯静态隔热性能几方面进行了相应的测试。研究表明:该复合材料与传统烧蚀防热材料相比密度更低、隔热性能更好;燃气流烧蚀试验后的材料表面碳层较为致密且结构完整;在热流密度17.3 kW/m2,总加热时间300 s,以及热流密度150 kW/m2,总加热时间150 s 2个石英灯静态加热条件下,相比同样厚度的高硅氧/酚醛复合材料在减重、隔热方面具有一定的优势。

关键词：酚醛纤维复合材料防热隔热

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适用于长时间烧蚀防热的蜂窝增强低密度材料

宇航材料工艺 2014年第1期44卷 89-91页

作者：邓火英谭珏谭朝元梁馨孙红卫航天材料及工艺研究所北京100076

针对长时间烧蚀防热对防热材料的需求,研制了两种蜂窝增强低密度烧蚀防热材料,采用电弧风洞加热设备对其防热性能进行了考核,并对其力学及热物理性能进行了研究。结果表明,在两种长时间(1 000s左右)热环境的考核下,蜂窝增强低密度材料... 详细信息

针对长时间烧蚀防热对防热材料的需求,研制了两种蜂窝增强低密度烧蚀防热材料,采用电弧风洞加热设备对其防热性能进行了考核,并对其力学及热物理性能进行了研究。结果表明,在两种长时间(1 000s左右)热环境的考核下,蜂窝增强低密度材料烧蚀后背面温度均低于200℃,表面碳层均匀、完整,无明显烧蚀量,显示了优异的隔热性能和良好的抗气流冲刷能力。

关键词：长时间烧蚀蜂窝增强低密度防热

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炔基酚醛树脂防热复合材料的研究

宇航材料工艺 2009年第2期39卷 46-49页

作者：李学梅罗振华匡松连赵彤航天材料及工艺研究所先进功能复合材料技术国防科技重点实验室北京100076 中国科学院化学研究所北京100080

以碱为催化剂,通过间乙炔基苯基重氮硫酸盐和酚醛树脂间的偶合反应,制备出间乙炔基苯偶氮酚醛树脂简称炔基酚醛树脂(EPAN),采用该树脂制备了硅基/炔基酚醛树脂复合材料。研究结果表明:该树脂浸胶工艺性好,固化反应活性高,制备出的复合... 详细信息

以碱为催化剂,通过间乙炔基苯基重氮硫酸盐和酚醛树脂间的偶合反应,制备出间乙炔基苯偶氮酚醛树脂简称炔基酚醛树脂(EPAN),采用该树脂制备了硅基/炔基酚醛树脂复合材料。研究结果表明:该树脂浸胶工艺性好,固化反应活性高,制备出的复合材料高温力学性能保持率好、残碳率高。

关键词：炔基酚醛树脂复合材料耐热防热