熱防護系統(tǒng)是高超聲速飛行器的重要組成部分,其最主要的功能是保證在高超聲速飛行氣動加熱環(huán)境下飛行器機體結構及內部人員、設備等處在安全的溫度范圍之內。傳統(tǒng)熱防護系統(tǒng)在設計過程中將飛行器的熱防護和承載要求分開考慮,結構效率較低,安全性較差。一體化熱防護系統(tǒng)在完成防熱、隔熱功能的前提下還具備承受機械載荷的能力,是高超聲速飛行器熱防護結構設計的發(fā)展趨勢。皺褶芯材拓撲構型多樣,設計參數(shù)眾多,由其構成的夾層結構芯材與面板之間可形成開環(huán)連續(xù)空腔,既可填充輕質隔熱材料用作被動隔熱,又可通入冷卻液進行主動冷卻。本文圍繞一種基于V-型皺褶芯材夾層板的一體化熱防護結構,分別從被動隔熱與主動冷卻兩個角度對其熱-力性能進行了研究。皺褶芯材夾層板作為一種周期性胞元結構,可取出結構中單個胞元作為研究對象,基于均勻化理論對夾層板作二維等效處理,從而減少計算量。首先基于一階剪切變形理論對V-型皺褶芯材夾層板進行二維等效,推導了等效板的本構關系;構建了V-型皺褶芯材夾層板胞元周期性邊界條件,得到了等效拉伸、彎曲及耦合剛度系數(shù);并結合剪切梁撓度公式獲得了等效橫向剪切剛度系數(shù)。通過對橫向均布壓力載荷作用下的三維夾層板模型與二維... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

不同種類的飛行器熱防護系統(tǒng)

V-型皺褶芯材一體化熱防護系統(tǒng)熱-力性能研究主要的功能是保證飛行器機體結構及內部人員、設備等在范圍之內。宙飛船只能按照預定的再入軌道飛行，而不具備機動能力蝕熱防護系統(tǒng)，如圖 1.2 所示為 Apollo 宇宙飛船的燒蝕熱短的時間內承受極高的熱流。當飛船進入大氣層時，防熱的損失，進而吸收并帶走大量的熱，阻止了熱量向結構內結構的目的。此類熱防護系統(tǒng)技術成熟，然而在熱防護層能重復使用，且重量較大，不適合大面積采用，因此限制

(b) 航天飛機表面熱防護材料分布圖 1.3 典型航天飛機熱防護系統(tǒng)而，這類陶瓷隔熱瓦熱防護系統(tǒng)脆性大、抗損傷能力較差，如圖 1.4 所示為起飛階段由于外掛燃料箱絕緣泡沫脫落撞擊所導致的隔熱瓦破損。此外，航維護成本高，更換周期長，因此無法滿足未來高超聲速飛行任務的需求[3]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Material Properties and Mold Folded Core Based on Ultra-violet Cured Resins[J]. Wang Zhijin,Valentin Khaliulin,Vitality Kovalev,Oskar Khamidullin.  Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2016(05)
[2]Development of Composite Cellular Cores for Sandwich Panels Based on Folded Polar Quadra-Structures[J]. Valentin Khaliulin,Wang Zhijin,Elena Gershtein.  Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2016(05)
[3]鋁合金折疊夾層結構的沖壓成形工藝[J]. 段春爭,徐振.  鍛壓技術. 2015(09)
[4]M-型皺褶芯材夾層板吸能性能研究[J]. 周華志,王志瑾.  航空學報. 2016(02)
[5]熱防護設計分析技術發(fā)展中的新概念與新趨勢[J]. 楊強,解維華,彭祖軍,孟松鶴,杜善義.  航空學報. 2015(09)
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[7]Comparison of Thermo-Structural Responses for Integrated Thermal Protection Panels with Different Corrugated Core Configurations[J]. Shu-Yuan Zhao,Jian-Jun Li,Xiao-Dong He.  Journal of Harbin Institute of Technology. 2013(06)
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博士論文
[1]多功能復合點陣夾芯結構主動換熱及優(yōu)化設計[D]. 高亮.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[2]多目標優(yōu)化方法及其在高超聲速試飛器系統(tǒng)中的應用研究[D]. 范培蕾.國防科學技術大學 2009
[3]多孔材料傳熱特性分析與散熱結構優(yōu)化設計[D]. 張永存.大連理工大學 2008

碩士論文
[1]一體化熱防護結構的快速設計及優(yōu)化方法研究[D]. 張棲誠.南京航空航天大學 2016
[2]褶皺夾芯結構的基本力學性能研究[D]. 任永鋒.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[3]一體化熱防護系統(tǒng)設計與綜合效能評估方法研究[D]. 楊強.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[4]新型空天飛行器與熱防護系統(tǒng)設計[D]. 黃盛.南京航空航天大學 2012
[5]輕質夾層復合結構穩(wěn)定性及沖擊性能分析[D]. 李毅.西北工業(yè)大學 2007
[6]金屬皺褶芯材夾層板的熱力學性能研究[D]. 徐慶華.南京航空航天大學 2006
[7]皺褶夾芯板基本熱力學性能研究[D]. 張輝.南京航空航天大學 2005



本文編號：3604617