大尺寸结构部件电弧风洞烧蚀试验技术

在现有试验设备能力的基础上，结合超声速导管和冷气包罩试验技术，利用水冷挡板和气冷石英玻璃窗口组合形成包围气流通道，解决喷管出口气流继续膨胀导致流场参数衰减严重的问题，对大尺度翼结构部件进行了流场标定，显示翼面热流衰减量由51．5％～73．6％减少为34．0％～40％，翼前缘最大热流衰减量由68．0％减少为43．7％，模型表面热流分布均匀性有明显提高；同时，相对于壁面完全封闭的导管／包罩试验，透过气冷石英玻璃窗口还可以观察大尺寸结构部件实时烧蚀过程并且测量部件表面温度。研究表明该试验技术能够有效用于大尺寸部件防隔热及热结构性能考核研究。

基于原子发射光谱的中低焓电弧加热器漏水故障诊断

电弧加热器试验中存在电极局部烧穿漏水导致电弧加热器严重烧损的风险,对漏水故障的快速诊断可大大提升电弧加热器的运行安全性。由于电弧加热器内高温气流的恶劣环境,漏水故障诊断技术匮乏。针对总焓范围2~12MJ/kg的中低焓电弧加热器,提出一种基于原子发射光谱的漏水故障诊断技术。通过分析中低焓电弧加热器漏水故障条件和正常运行下高温流场的发射光谱特性,选择氧原子777.19nm发射谱线为目标谱线,采用相对强度的处理方法,实时监测该中低焓电弧加热器是否发生漏水故障。试验获得了总焓H0分别为11.6和9.8MJ/kg共2组工况下氧原子相对辐射强度的变化规律,结合电极烧蚀图像分析,证明该技术应用于中低焓电弧加热器漏水故障诊断具有较强的发展潜力。最后,提出该技术在单轨道-多焓值状态气动热试验条件下,每个状态均保证较高灵敏度的解决方案。

高速再入发汗热防护效果计算与试验研究

针对强制发汗热防护用于高速再入飞行器抵抗气动加热引起的物面烧蚀的效果和可行性问题开展计算与试验研究。计算采用粘性高温多组分反应气体分析方法考虑来流空气与发汗介质的相互作用及组分反应。结果表明,在10m/s发汗速率条件下,发汗物面热流密度已经降低了75%,在20m/s发汗速率条件下则已经降低了99%。根据计算结果制备满足渗透率参数的发汗材料并完成发汗装置设计和防热效果电弧风洞试验验证。结果表明,发汗物面温升不足100K。理论计算与地面试验验证表明,针对高速再入条件,发汗主动热防护可有效降低物面气动加热,可作为高速再入航天器防热备选方案。