树脂基复合材料在航天飞行器气动热防护上的应用研究

目前树脂基复合材料已经成为航天飞行器热防护系统的基本材料之一。本文从设计的角度,阐述了树脂基复合材料在航天飞行器热防护上的应用现状及其研发与使用需求,重点讨论了树脂基复合材料的高性能低成本技术、设计/评价一体化技术等亟待解决的问题。

导弹气动热防护材料设计

以低温消融吸热/隔热机理为理论指导,研究一种特定耐热等级的气动热防护材料。通过配方设计,确定以环氧改性有机硅树脂为基体,以硼酸盐等为体质填料,按一定配比配制一种新型气动热防护涂料。试验证明,该涂料制备的气动热防护涂层具有良好的热防护性能,涂层在试验过程中形态未发生破坏。

热障陶瓷涂层与红外辐射涂层在气动热防护中的作用

飞行器在大气中高速飞行时,由于空气摩擦,使飞行器表面蒙皮温度迅速升高,例如飞行器以4马赫的速度飞行,其表面温度最终接近800℃[1]。高温使蒙皮材料的力学性能降低,甚至达不到设计性能要求,同时高温使飞行器内部器件存在高温失效的危险。因此,采用各种技术手段来降低蒙皮材料的表面温度,是各国开展高速飞行器研究中必须解决的问题。本文采用等离子喷涂锆酸镁热障涂层材料,并在其表面刷涂20~30μm高红外辐射陶瓷涂层涂料,由此组成的复合陶瓷涂层,在640℃动态环境下可以使表面降低300℃以上,可以满足飞行器4马赫飞行速度的钛合金蒙皮材料防护要求。

低密度烧蚀防热透波多功能复合材料的研究

本文对低密度烧蚀防热透波多功能复合材料的材料配方、材料的热物理性能、电性能和烧蚀透波性能等进行了较为系统的实验研究 ;并以有机硅高分子为基体材料、高质量无碱玻璃纤维织物为增强材料 。

一种未来大型天地往返运输系统平台气动方案

针对未来低运行成本、可直接水平起降、重复使用的大型天地往返运输系统平台飞行器研制所需重点解决的全速域气动力性能需求与气动热防护匹配等难题,分析了典型航天飞机方案所存在的能量运行缺陷等主要问题及可能的改善方案。基于放宽气动热防护设计、涡轮/冲压/火箭发动机三动力组合、嵌套式旋转机翼全速域变体、在爬升阶段将飞行动能转化为高度势能以及再入阶段"跳跃式"盘旋减速飞行轨迹控制等设计思想,从能量损失速率控制和回收利用等角度出发,开展了一种新型大型天地往返运输系统平台气动布局概念设计研究。全速域气动力/热性能工程估算以及内/外流整体气动效能初步分析结果表明,该方案可有效满足整个飞行包线内的升重平衡需求,相比航天飞机方案具有显著的整体气动效能优势,值得进一步开展深入研究。

超高速流动中气膜冷却技术的研究综述

气膜冷却有长航时、高冷却效率和可重复使用等优点,被认为是天地往返航天器中极有前景的热防护技术。在超声速流动中气膜冷却研究主要集中在切向槽缝射流构型。在超高速流动中,钝头逆向射流气膜冷却研究也已经出现,且相关研究表明该技术有良好的防热减阻效果。在冷却剂物性上,冷却剂分子量、比热、黏度和声速均会影响冷却效率,其中比热的影响较大,模化研究需要注意该因素。在流动条件中,吹风比、激波和边界层状态均会影响气膜冷却效率。对切向气膜冷却来说,激波入射会降低冷却效率,这是因为激波会提高当地绝热壁温,同时加快冷却剂的耗散。然而,激波与交叉射流离散孔气膜冷却相互作用的报道较少,亟须精细化研究探索其作用规律及机理。

空空导弹空天高超声速攻防对抗的优势与挑战

战争模式的变革催生新的威胁目标出现,近年来随着技术的发展,空天高超声速飞行技术不断成熟且形成装备,需要针对性地发展导弹武器装备对其进行拦截打击。空空导弹飞行速度快、机动能力强,使用其进行空天高超声速攻防对抗有着弹道设计自由、探测背景干净等优势,本文阐述了国外空天攻防对抗的发展现状,分析了使用空空导弹进行空天攻防对抗的发射方式、热防护等难点,提出了需要重点研究的七项关键技术,为发展新型空天攻防对抗手段提供参考。