结构热防护一体化复合材料研究进展 周世豪.pdf

: .
网络首发时间：2022-07-27 08:12:48
网络首发地址以及各区
图1列出三类典型的空天飞行器：可重复使用轨道
域所采用的具体热防护方案为例。对于头锥和翼
机 动 式  (single  stage  to  orbit,  SSTO;  two  stage  to
前缘等气动加热较为严重的部位，一般都是采用碳
orbit, TSTO) 空天飞行器、高超声速助推滑翔式
/碳、碳/碳化硅等碳基或陶瓷基复合材料来进行热
(hypersonic technology vehicle, HTV) 空天飞行器和
防护；对于大面积舱体来说，结合轻量化要求，一般
高超声速巡航式(hypersonic cruise vehicle, HCV) 空
可以采用树脂基耐烧蚀复合材料来进行热防护。
天飞行器[2]。各类飞行器根据其工作所处的热环
境采取不同的热防护方式。根据防热机理分为被 此外，根据是否能重复使用，热防护系统可分为烧
动热防护方案、半被动热防护方案和主动热防护方 蚀热防护系统和可重复使用热防护系统。烧蚀热
案。目前被动热防护方案在各型号上应用最为广 防护系统可以承受高热流，适应性强，安全可靠，但
泛，这种结构中热量由表面辐射出去，采用3 种不 会导致结构烧蚀变形，仅能一次性使用。可重复使
同的防热结构，依次为热沉结构、热结构和隔热结 用热防护系统本身能起到一定的承载能力，具有一
构。半被动防热方案介于被动和主动冷却方案之 定的抗损伤能力，且在飞行过程中不会发生质量的
减小，已经成为热防护系统的主要研究方向。可重
复使用的被动热防护结构主要有刚性陶瓷隔热
收稿日期：2020-03-20；修订日期：2022-07-10
通讯作者：倪楠楠（1986—），男，博士，研究方向为碳纤维复 瓦[4]、柔性陶瓷纤维隔热毡[5]、金属热防护系统[6]
合材料，E-mail: *************@。 和一体化热防护系统 [7]。其中，柔性防热结构不存2 航　空　材　料　学　报 第 42 卷
SSTO, TSTO (X37B) 较高的区域，但刚性隔热瓦系统存在很明显热匹配
问题，陶瓷材料与金属材料的热膨胀系数差距较
HTV (HTV2, AHW) 大，热膨胀时机身上的机械变形容易使结构破坏。