第二宇宙速度再入高焓烧蚀试验

针对国内无法进行高焓气动热地面试验的难题,中国航天空气动力技术研究院研究团队利用磁等离子动力加热器、高频感应加热器和电弧加热器相结合的试验技术,实现了第二宇宙速度再入气动热环境的复现。试验技术在采用ϕ60 mm-SR90 mm等热流驻点模型时,可实现气流焓值范围8~87 MJ/kg,热流密度范围500~6800 kW/m2,驻点压力范围1~66 kPa,获得了4种典型防热材料烧蚀性能随高焓流场参数的变化规律,印证了碳硅复合热解防热材料的高焓烧蚀机理。在气流总焓一定的情况下,防热材料的烧蚀率随热流密度的增大而增大;在热流密度一定的情况下,防热材料的烧蚀率随总焓的增大而减小。该试验技术已经服务于探月后续项目,同时可应用于高温非平衡效应研究中,更可为将来的载人登月和深空探测提供设备基础和技术储备。

轻质防热材料高焓烧蚀试验

为了得到不同轻质防热材料在高焓条件下的烧蚀数据,评估其在高焓条件下的烧蚀性能,以满足未来高超声速飞行器再入的高焓高热流低压力的热环境,采用高焓加热器对多种不同密度的轻质防热材料进行烧蚀考核试验。通过对试验数据和模型内部烧蚀形态的描述,给出轻质防热材料在高焓低压热环境中的烧蚀特性。最后对比中焓条件下试验数据,详细分析焓值对轻质防热材料烧蚀性能的影响。结果显示,高焓加热器可以产生稳定均匀的高焓低压流场,轻质防热材料在高焓条件下的隔热性能和烧蚀性能有所提高。