再入体碳基防热材料烧蚀流场红外辐射模拟

烧蚀效应是高超声速飞行器目标特性分析评估中的重要问题之一。基于高温反应气体动力学方程与辐射输运方程,建立了飞行器表面防热材料热化学烧蚀流场及其红外辐射特性的计算模型和方法。以钝锥体弹头外形及其表面防热材料碳-碳为对象,研究了材料烧蚀效应对再入目标流场红外辐射特性的影响,分析了再入体烧蚀流场及尾流在不同波段红外辐射的分布特征和变化规律。研究发现:典型状态计算结果与试验测量及文献预测结果一致,表明烧蚀流场及红外辐射模型和方法的可行性;材料热化学烧蚀现象对再入流场红外辐射特性产生严重影响,使3~8μm波段尾流积分辐射强度增加一个量级以上,并随着尾流长度增加而增大;烧蚀流场红外辐射主要来自CO、NO和CO_(2)等化学组分,烧蚀对1~3μm波段流场红外辐射影响相对较弱;再入速度不变情况下,烧蚀流场在3~8μm波段红外辐射强度随再入高度降低而增强;再入高度不变情况下,烧蚀流场在同样波段红外辐射强度随着再入速度减小而减弱。