吴大方，潘 兵，郑力铭，王岳武，牟 朦，朱 林，李松年

（1.北京航空航天大学 航空科学与工程学院，北京 100191；2.北京航空航天大学 宇航学院，北京 100191）

0 引言

随着航空航天技术的发展，远程机动飞行器的设计飞行速度在不断提高。与此同时，现代战争对飞行器高速、高精度、高机动性的作战性能要求，引发世界各国竞相开展高超声速飞行器的研制工作。从运动速度而言，当飞行器速度超过5倍声速（即Ma>5）时，一般称为高超声速飞行器。高超声速飞行器能够实现全球远距离快速到达，实施有效的高空高速突防，完成快速精确打击。由于其具有极其重要的军事应用价值和重大的战略意义，步入21世纪以来，高超声速飞行器已经成为世界各主要航天大国研究的热点。例如，美国航空航天局（NASA）投入巨额经费研究开发速度为10～15倍声速的极超声速飞机[1-2]；俄罗斯目前在着力研究发展Ma=14的具有超“领空”打击能力的空天飞机[3-4]；法国国防部计划研制Ma=12的高超声速机动飞行器[5]；日本已在进行Ma=10的高超声速飞行器的实验飞行[6]。在各国竞相开展高超声速飞行器研制的大背景下，我国也在努力开展高超声速远程机动飞行器的研究[7]。

随着高超声速飞行器的设计飞行速度大幅度提高，由气动加热产生的高温热环境变得越来越严酷。以Ma=6的高超声速飞行器为例，其前端天线罩锥部的瞬时热流密度可超过1.2 MW/m2，驻点温度可高达1200 ℃。由文献[8]记载的美国航天飞机穿越大气层时各部位的温度分布可知，机体、机翼、垂尾等大部分区域的温度在750～1450 ℃之间，飞行器前锥端部和进气道等部位甚至会出现接近1800 ℃的局部高温区。高……