飛行器在以高超聲速再入大氣層時,其表面溫度非常高,飛行器承受嚴重的氣動加熱和機械剝蝕,若不嚴格的設(shè)計飛行器的熱防護層,會導致氣動加熱造成飛行器表面溫度過高損毀飛行器或是造成內(nèi)部溫度過高造成儀器不能正常工作。因此準確的掌握燒蝕材料的燒蝕特性對飛行器的熱防護層設(shè)計具有重大意義,既防止了由于設(shè)計不足而造成的飛行器可靠性降低又解決了設(shè)計過度而造成飛行器負載增大降低了飛行器的運載能力同時增加成本。本文研究了不同燒蝕材料的燒蝕原理,推導出材料燒蝕的控制方程,建立了基于工程算法的計算物理模型,利用著名的燒蝕仿真軟件Amaryllis對石墨材料、碳化材料的燒蝕進行了數(shù)值仿真,并分析了不同材料屬性對燒蝕特性的影響大小,為高超聲速飛行器的熱防護設(shè)計提供借鑒。不僅如此,該工程算法有效的減少了設(shè)計周期,得以應對日益商業(yè)化的航天事業(yè)。本文的主要研究內(nèi)容包括:總結(jié)了國內(nèi)外各類熱防護材料的發(fā)展進程及研究現(xiàn)狀,提出了他們研究的優(yōu)勢和缺陷。分析了各類燒蝕材料在燒蝕過程中的放熱機理以及它們的燒蝕物理模型。本文采用簡單而又精確的工程計算方法,推導出了材料燒蝕過程中控制體的質(zhì)量守恒方程和能量守恒方程,分析了燒蝕材料在化學燒蝕... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１不同航天器的熱燒蝕??隨著航天的發(fā)展Ｗ及深空探測的需要，傳統(tǒng)的火箭發(fā)動機己經(jīng)不能滿足大噸位的運??

聲速飛行器有著較大的突防能力，得到了許多國家的大力速武器在能夠達到６Ｍａ的速度，大大的增強了其突防能器八１１－１４成功實驗，其飛行速度最高達到ｌＯＭａ，飛行器（＾上）在稠密的大氣中飛行時，飛行器周圍的空氣受到內(nèi)，氣流的部分動能轉(zhuǎn)化為熱能，使邊界層內(nèi)的溫度迅速壁面?zhèn)鬟f，我們稱這種高速飛行而產(chǎn)生的加熱現(xiàn)象叫做氣表面的氣動加熱現(xiàn)象也越發(fā)嚴重，溫度也隨之升高，而飛升高而下降，這對飛行器的連續(xù)飛行造成了很大的影響，ｔｅｃｔｉｏｎ巧ｓｔｅｍ熱防護系統(tǒng)）提出了很高的要求。不僅如此大氣的過程中能達到ｌ〇－２５Ｍａ，端頭駐點的熱環(huán)境更為嚴壓力最高能達到ｌＯＭＰａ，在如此高的溫度和表面皮力下，機械剝蝕，因此需要嚴格的設(shè)計導彈彈頭的熱防護層，防過高損毀彈頭或是造成彈頭內(nèi)部溫度過高造成儀器不能正飛行器再入的一些圖片，由此可見彈頭的熱防護層設(shè)計極

聲速飛行器有著較大的突防能力，得到了許多國家的大力速武器在能夠達到６Ｍａ的速度，大大的增強了其突防能器八１１－１４成功實驗，其飛行速度最高達到ｌＯＭａ，飛行器（＾上）在稠密的大氣中飛行時，飛行器周圍的空氣受到內(nèi)，氣流的部分動能轉(zhuǎn)化為熱能，使邊界層內(nèi)的溫度迅速壁面?zhèn)鬟f，我們稱這種高速飛行而產(chǎn)生的加熱現(xiàn)象叫做氣表面的氣動加熱現(xiàn)象也越發(fā)嚴重，溫度也隨之升高，而飛升高而下降，這對飛行器的連續(xù)飛行造成了很大的影響，ｔｅｃｔｉｏｎ巧ｓｔｅｍ熱防護系統(tǒng)）提出了很高的要求。不僅如此大氣的過程中能達到ｌ〇－２５Ｍａ，端頭駐點的熱環(huán)境更為嚴壓力最高能達到ｌＯＭＰａ，在如此高的溫度和表面皮力下，機械剝蝕，因此需要嚴格的設(shè)計導彈彈頭的熱防護層，防過高損毀彈頭或是造成彈頭內(nèi)部溫度過高造成儀器不能正飛行器再入的一些圖片，由此可見彈頭的熱防護層設(shè)計極

【參考文獻】：
期刊論文
[1]淺析美國航天商業(yè)化的發(fā)展[J]. 高建.  衛(wèi)星應用. 2016(06)
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博士論文
[1]高硅氧/酚醛復合材料的燒蝕機理及熱—力學性能研究[D]. 時圣波.哈爾濱工業(yè)大學 2013

碩士論文
[1]碳/酚醛復合材料燒蝕行為研究[D]. 趙小光.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[2]碳/碳復合材料表面燒蝕的多尺度數(shù)值模擬[D]. 劉娜.北京工業(yè)大學 2014
[3]再入彈頭氣動加熱及熱響應分析[D]. 鄒小飛.國防科學技術(shù)大學 2009



本文編號：3386410