热防护设计分析技术发展中的新概念与新趋势

热防护材料/结构是实现临近空间飞行器高速飞行的一项关键技术,近年来一些新的设计与分析方法不断涌现。本文对这些新的设计与分析方法进行了论述,综合分析后可以看出:热防护材料设计开始从原子、分子尺度出发,根据使用需求设计材料,并发展主动防护与控制环境技术;热防护结构设计在原有防热/承载一体化设计基础上,向多元化以及多功能一体化方向发展,同时积极发展新机制热防护概念设计;热防护分析方法更加注重复杂真实服役状态下多尺度、多物理场及非确定性的精细化分析。这些新概念和新技术有望给热防护技术带来革命性的进步。

致密非晶SiCN低压热稳定性及高温导电行为

准确量化高超声速飞行器高温热端部件的气动加热量是开展热防护系统设计、提高热端部件可靠性的关键。通过开展致密非晶SiCN在低压环境下的热稳定性及高温导电行为研究探讨了将非晶SiCN应用于高超声速飞行器传感领域的可行性。结果表明致密非晶SiCN在低压环境下表现出更低的高温稳定性及抗结晶能力,即在1300℃发生较明显的结晶及热分解,温度较常压高温处理非晶SiCN低约200℃;低压环境促进自由碳的有序化转变,导致1000℃低压高温处理非晶SiCN的电阻较常压高温处理非晶SiCN低约4个数量级,表现出更低的温度敏感性。总之非晶SiCN在低压环境下仍能保持优异的温度感知能力,但使用温度有所下降,降低约200℃。