孙学文，杨海波，米 涛

1) 北京科技大学机械工程学院，北京 100083 2) 北京科技大学流体与材料相互作用教育部重点实验室，北京 100083

3) 东莞材料基因高等理工研究院，东莞 523808 4) 北华航天工业学院材料工程学院，廊坊 065000

随着高超声速技术的发展，飞行器服役环境越来越恶劣，对热防护材料提出了更高的要求[1−3].碳/碳复合材料具有较高的化学潜热，在高温环境下仍保持较高的强度，被广泛地应用于飞行器的热防护系统[4−6]. 飞行器服役过程中周围的热化学非平衡流场会影响碳/碳复合材料的传热及烧蚀，导致防热层的厚度和形状发生变化，材料烧蚀产物又与周围的高温气体发生化学反应，从而改变流场的温度及组元浓度等特性，流场特性的改变反过来又会影响飞行器防热层的烧蚀[7−10]. 因此，高超声速热化学非平衡流场与碳/碳复合材料之间存在着强烈的耦合作用，准确的预测碳/碳复合材料的内部温度分布以及烧蚀响应，对热防护系统的设计及优化具有重要的意义.

对热防护材料烧蚀性能的预测一直是发展高超声速飞行器所面临的关键问题之一，近年来国内外相关学者对其开展了一定的研究[11−13]. Martin与Boyd[14]建立了来流气体与热防护材料的耦合模型，主要分析了来流环境下热防护材料的温度响应以及防热材料烧蚀产物对外部流场的影响，并以IRV-2为计算模型对数值方法进行了验证.Cross与Boyd[15]针对火箭喷管环境下防热材料的响应进行研究，建立了喷……