张晓亮，于江祥，刘昌洪

(北京电子工程总体研究所，北京 100854)

0 引言

随着现代工业的迅猛发展，包括能源、石油化工、航空航天在内的诸多领域的设备及构件常常需要在高温环境下进行工作，然而由于材料性能受温度影响，当结构温度超过使用温度极限时，会使结构的强度、刚度以及可靠性下降。所以，针对高温环境下工作结构的热适应或热防护设计是十分重要的[1]。

针对热环境的适应性设计主要有被动式、半被动式和主动式3种[2]。具体采取何种形式需要根据环境特点、工作时间、结构要求，效率、复杂性、可靠性、综合成本等多方面考虑。从原理上看，被动式结构相对简单，主动式热防护方案结构复杂，难于制造，需要一个额外的冷却剂泵送系统来维持冷却，系统复杂度较高；半被动式的烧蚀结构难以满足保形需求，而热管结构的加工难度较大、加工成本高且技术成熟度较低，所以，如何提高被动式防热结构的热防护能力依然是目前工程上的重要关注方向。

一定热载荷条件下，结构的升温速率主要由材料的热沉与导热系数决定，若需要减缓承力部位在工作过程中的升温速率，使其在更长时间内保持一定的承载能力，则需要进一步增加局部质量来提高局部热沉。但常用的高强度材料储热密度普遍较低，在轻量化要求的限制下难以达到预期的效果。而一般物质在由固相变为液相时会吸收热量，并且在相变过程中，温度一直保持在相变点，直到相变结束，这一过程吸收的热量往往十分可观。……