关于高超声速飞行器新热障的认知与探讨

未来高超声速飞行器向更远的航程、更快的速度等航空航天技术融合的方向发展,不断突破飞行速度边界、巡弋空间边界。飞行速度不断提高,热载荷越来越严酷,同时防热结构多功能一体化设计的需求以及结构质量强约束等新的特点对热防护提出了全新的要求和挑战。针对这些全新的挑战,热防护呈现出新的特点和需求,防热需求发生重大变化,已有技术和现有设计手段存在明显不足,对相关科学问题的认知存在明显缺失,亟待探索新的技术途径。基于此,提出新热障的概念,分析了长时间加热、非烧蚀热防护、精细化热环境分析等方面的研究现状,指出了新热障问题的具体内涵和重要发展方向,回顾了热防护技术正在探索的新方向和新方法,包括低烧蚀/非烧蚀技术、系统基因组材料设计方法、疏导式创新热防护技术等,认为解决新热障是一个突破现有热防护技术极限的科学技术问题,需要通过多途径联合、多方法综合、多学科交叉突破这一高超声速飞行器热防护瓶颈问题,从精细化热环境预示与热环境控制、多尺度热防护材料性能预示、全新的防隔热材料设计途径、创新的热结构等方面入手,探索飞行器新热障问题的创新解决方案,并对相关技术研究进展进行了总结。