高速飞行器轻质防热材料高温环境下的隔热性能研究

摘要

导弹等高速飞行器大量采用轻质材料进行热防护,但实际使用的轻质防热材料由于在密度、质量、工艺、生产批次等多方面的原因,厂家提供的非连续表征的离散式材料导热系数,与实际的材料热参数之间存在差别.本文建立轻质防热材料高温导热系数测量装置,通过实验得到轻质高温陶瓷隔热材料导热系数与温度之间的非线性关系,为提高数值计算的准确性提供依据.文中还通过建立有限元模型,并使用由实验得到的温度与导热系数之间的非线性关系对轻型高温陶瓷隔热材料的隔热效果进行数值模拟;同时使用瞬态气动热试验模拟系统对上述防热材料进行气动热模拟实验,将计算结果和试验结果进行对比验证.研究表明,数值计算和实验结果取得了良好的一致性,说明采用实测的导热系数与温度之间的非线性关系进行数值模拟可得到更为准确的计算结果,为使理论计算能够在一定程度上替代价格昂贵的气动热模拟试验打下可靠基础.