一體化熱防護(hù)材料是集高效隔熱、維形、輕質(zhì)和可重復(fù)使用等綜合性能于一體的新型熱防護(hù)材料,也是現(xiàn)階段熱防護(hù)系統(tǒng)中最具發(fā)展?jié)摿Φ母魺岵牧?但該材料整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,目前對其宏微觀結(jié)構(gòu)演化及壽命預(yù)測等方面的研究也較少。本文針對一體化材料的內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)即陶瓷隔熱瓦和抗燒蝕ZrB₂-MoSi₂材料分別開展重復(fù)性熱載試驗,探究材料的隔熱性能變化情況,重點分析在不同熱載次數(shù)作用下內(nèi)外兩單層結(jié)構(gòu)材料的宏/微觀結(jié)構(gòu)演化規(guī)律,揭示演化機理,確定隔熱性能評估變量并構(gòu)建壽命預(yù)測模型,實現(xiàn)對一體化熱防護(hù)材料的防隔熱重復(fù)使用性能的壽命預(yù)測。首先,針對一體化熱防護(hù)材料的內(nèi)外兩單層結(jié)構(gòu)材料即陶瓷隔熱瓦和抗燒蝕ZrB₂-MoSi₂材料,分別研究在重復(fù)熱加載作用下的隔熱能力,提出隔熱性能表征參數(shù),確定宏觀表征方法;利用數(shù)值模擬的方法為內(nèi)層材料陶瓷隔熱瓦確定合理的測溫方案;又根據(jù)外層材料即抗燒蝕ZrB₂-MoSi₂材料的形狀、力學(xué)性能及熱物性設(shè)計合理的高溫夾具;針對兩單層結(jié)構(gòu)材料不同的服役環(huán)境設(shè)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型可重復(fù)使用飛行器外形及典型熱防護(hù)區(qū)域區(qū)別于傳統(tǒng)的防熱一隔熱分開的設(shè)計方式，防隔熱一體化材料創(chuàng)新性地提

圖 1-2 碳納米管陣列-碳纖維/碳化硅復(fù)合材料結(jié)構(gòu)示意圖目前，國外研究工作者正以碳/碳化硅為基礎(chǔ)進(jìn)行材料結(jié)構(gòu)改性，致力出 2000℃以上的防熱結(jié)構(gòu)一體化材料。Bertrand 等人[5]提出等溫化學(xué)氣相法（I－CVI）并成功制備出具有微米和納米級多層界面的 C/SiC 復(fù)合材料 1-2。Boitier 等人[13-14]也對 2.5D C/SiC 復(fù)合材料進(jìn)行了拉伸蠕變性能測試究。中科院、西北工業(yè)大學(xué)等單位研制的 C/SiC 陶瓷復(fù)合材料可在 1650氧化環(huán)境中長時間工作，并且通過了大量模擬環(huán)境及熱試車的考核。國內(nèi)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文復(fù)合材料的研制方面，我國與國外仍存在較大差距。主要因素除了碳纖維品種較少、無法批量供應(yīng)以及質(zhì)量和性能不穩(wěn)定的原因外，還具有相關(guān)技術(shù)研究滯后、產(chǎn)品的研制周期較長、抗高溫氧化的涂層材料在制造及性能上存在較大差距以及高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差等問題。1.2.1.2 剛性陶瓷熱防護(hù)材料航天飛機因首次采用重復(fù)使用熱防護(hù)材料并飛行成功，成為了世界上第一個實現(xiàn)部分可重復(fù)使用的航天飛行器。從此國內(nèi)外學(xué)者展開了大量的重復(fù)使用防熱材料的研究工作，至今已有半個多世紀(jì)的歷史。陶瓷隔熱瓦是一類廣泛應(yīng)用于飛行器中的熱防護(hù)材料，如圖 1-3 所示，一直深受學(xué)者們的關(guān)注，并被視為航天飛機取得的又一重大成就。它通過表面的高輻射性和內(nèi)部的低導(dǎo)熱實現(xiàn)自身的熱防護(hù)性能。由于密度低、防熱效率高，被廣泛用于航天飛機迎風(fēng)面、機身副翼和體襟翼下表面溫度低于 1200℃的大面積區(qū)域。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]空天飛行器用熱防護(hù)陶瓷材料[J]. 陳玉峰,洪長青,胡成龍,胡平,李伶,劉家臣,劉玲,龍東輝,邱海鵬,湯素芳,張幸紅,周長靈,周延春,朱時珍.  現(xiàn)代技術(shù)陶瓷. 2017(05)
[2]臨近空間高超聲速飛行器地面熱防護(hù)試驗技術(shù)[J]. 秦強,蔣軍亮,成竹,賈二院,郝慶瑞.  飛機設(shè)計. 2016(06)
[3]1700℃有氧環(huán)境下高超聲速飛行器輕質(zhì)防熱材料隔熱性能試驗研究[J]. 吳大方,商蘭,蒲穎,王懷濤,高鎮(zhèn)同.  航天器環(huán)境工程. 2016(01)
[4]Thermal protection mechanism of heat pipe in leading edge under hypersonic conditions[J]. Peng Wengen,He Yurong,Wang Xinzhi,Zhu Jiaqi,Han Jiecai.  Chinese Journal of Aeronautics. 2015(01)
[5]深空探測用熱防護(hù)材料的現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J]. 王筠,楊云華,馮志海.  宇航材料工藝. 2013(05)
[6]X-37B空天飛行器輕質(zhì)非燒蝕熱防護(hù)新技術(shù)[J]. 魯芹,姜貴慶,羅曉光,胡龍飛.  現(xiàn)代防御技術(shù). 2012(01)
[7]防熱復(fù)合材料發(fā)展與展望[J]. 李仲平.  復(fù)合材料學(xué)報. 2011(02)
[8]剛性隔熱材料的力學(xué)性能[J]. 孫陳誠,胡子君,魯勝,張宏波,陳海坤.  宇航材料工藝. 2010(02)
[9]陶瓷隔熱瓦力學(xué)性能影響因素及其穩(wěn)定性控制[J]. 王欽,胡子君,孫陳誠,魯勝,李俊寧.  宇航材料工藝. 2010(02)
[10]SiO2氣凝膠復(fù)合短切莫來石纖維多孔骨架復(fù)合材料的制備及性能[J]. 王衍飛,張長瑞,馮堅,姜勇剛.  國防科技大學(xué)學(xué)報. 2008(06)

博士論文
[1]纖維隔熱材料微觀結(jié)構(gòu)與熱性質(zhì)演化及熱可靠性評估研究[D]. 趙淑媛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]天地往返可重復(fù)使用運載器技術(shù)發(fā)展研究[D]. 周晶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號：2914988