刘志民

摘  要：防热护系统是保证飞行器舱内温度的主要手段之一。提出TPS表面同时施加温度和力载荷方法，探讨了先施加力载荷之后再施加热载荷的合理性，给出了试验过程中边界条件的具体操作过程，试验结果可为工程技术人员提供借鉴。

关键词：热防护系统;瞬态温度场;力热耦合试验

中图分类号：V445.1 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）24-0112-03

Abstract： Thermal Protection System （TPS） is an important mean to guarantee the temperature safety in hypersonic aircraft cabin. This paper advanced an technique to exert mechanic and thermal load at the same time on the surface of TPS.The schematic rationality of firstly exerted mechanic load was explored， and the operation process of boundary condition was advised. The test results can offer reference for engineering technicians.

Keywords： Thermal Protection System （TPS）; Transient Temperature Field; Thermal Mechanic Coupling Test

1 概述

随着科学技术的不断发展，为追求高空高速和适应未来军事打击的要求，世界各航空大国竞相开展了高超音速飞行器的研制工作，高超音速飞行器的设计飞行速度已经超过10马赫，远远大于现有飞行器[1]。此类高超音速飞行器在大气环境中高速飞行时，飞行器表面受到的气动加热作用随着飞行速度的提高急剧增加，其表面温度可以达到1400℃～1650℃，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[2]。为保证高超音速飞行器不会由于高温而影响其正常飞行，就必须在飞行器表面设计有效的热防护系统（Thermal Protection System，简称TPS）。

本文主要研究对象为刚性可重复使用的TPS单元，其主要包括陶瓷隔热瓦、金属防热面板TPS单元和耐高温复合材料面板TPS单元。陶瓷隔热瓦通常先采用模具压铸成型后再加工成型，因此其质地较为均匀外形平整，并具有一定的刚度，压缩后变形量小，但因所用材料的特性不同，部分隔热瓦局部受到较大载荷或冲击后容易出现整块破碎;而采用了预埋框架结构或纤维增强技术的隔热瓦，其韧性会大大提高不易破碎。……