非线性热环境下高温合金蜂窝板隔热性能研究

金属蜂窝板结构在高温热环境下的隔热特性是高速飞行器热防护设计的重要参数.使用自行研制的高速飞行器瞬态气动热试验模拟系统,对高温合金蜂窝平板结构在高达800℃的非线性热环境下的隔热性能进行实验研究,获得了蜂窝板结构的瞬态和稳态传热特性以及在多利不同温度下金蜂窝平板结构隔热效果的实验数据.在考虑结构内部蜂窝芯壁面间辐射、金属结构的传热以及蜂窝腔内空气传热的多重热交换条件下,采用三维有限元计算方法对蜂窝板的隔热特性进行了数值模拟,计算结果和试验结果的吻合性良好,验证了数值模拟方法的可信性和有效性,并为数值模拟方法能够在一定程度上较好地替代价格昂贵的气动热模拟试验打下了基础.讨论了在复杂非线性高温环境下金属蜂窝板隔热效率的变化,加热面温度的升降速度与隔热效率的关联性以及金属蜂窝板表面发射率的选取等问题,对高速飞行器金属蜂窝结构的热防护研究具有重要的参考价值.

金属蜂窝板高温环境下的隔热性能试验与计算

采用红外辐射加热式气动热模拟试验系统,进行了高温环境下的金属蜂窝板隔热性能试验研究,试验温度最高达到800℃;采用有限元的方法进行了金属蜂窝板传热特性数值模拟,计算中考虑了蜂窝板内部金属蜂窝芯结构的导热,蜂窝腔内壁面间的辐射换热和蜂窝腔内空气的传热.研究结果显示,金属蜂窝板后表面的试验测试数据与数值模拟结果吻合的很好.金属蜂窝板在高达800℃高温热环境下的隔热性能数值计算和试验结果将为航天航空器的防热结构研究提供参考依据.