高超声速飞行器可重复使用柔性热防护系统隔热性能试验研究

摘要

高超声速飞行器在大气层中飞行时,其外表面受到严酷的空气动力加热作用,为保护机身主结构使用安全,常采用在飞行器外表面覆盖柔性隔热毡的热防护措施.柔性隔热毡主要由多孔隙轻质耐高温纤维隔热材料组成,其导热系数随温度和压力而变化.覆盖在飞行器外表面的柔性隔热毡受瞬态热载荷和动压联合作用,其隔热性能很难通过计算来确定.为考核飞行器服役环境下柔性隔热毡的隔热性能,确定飞行器不同区域隔热毡厚度,需要在地面进行高超声速飞行器瞬态气动热/动压环境模拟,并在该环境下进行柔性隔热毡隔热性能的试验测试.本文主要介绍了瞬态气动热/动压联合作用条件下,柔性隔热毡隔热性能测试原理、方法、关键技术及解决方案.试验采用具有自主知识产权的热/真空环境试验装置,气动加热采用石英灯辐射加热,热载荷控制采用全方程热流密度控制方法,基于轨道参数实现了气动加热的模拟;在柔性隔热毡所受动压模拟方面,采用压差加载方法,解决了柔性多孔隙材料动压模拟的技术难题.最后给出了典型测试结果,并对试验结果进行了分析.该项研究对进一步开展高超声速飞行器可重复使用热防护系统研究具有一定借鉴意义.