多工況微結(jié)構(gòu)熱控機(jī)理研究.pdf

1、高超聲速飛行器作為當(dāng)今世界主要大國競相研制的新型飛行器，具有極為重要的經(jīng)濟(jì)價值及軍用價值。隨著超燃沖壓等推進(jìn)技術(shù)的日益發(fā)展，飛行器的飛行馬赫數(shù)大幅提升，伴隨而來的則是工作環(huán)境更加惡劣。尤其是飛行器舵翼處，在長時間的極端氣動熱載荷作用下，機(jī)體材料的溫度顯著升高，進(jìn)一步提高飛行速度，極易引起“飛行熱走廊”的限制。
　　ABL機(jī)載激光武器作為高功率激光武器的代表，是當(dāng)今美國重點(diǎn)研制的一種新概念武器。高功率激光輻照材料所造成的毀傷主要包括

2、熱破壞、力學(xué)破壞以及輻射破壞三個方面，直接表征燒蝕特性的參數(shù)是激光對材料造成的熱力效應(yīng)。
　　光子晶體結(jié)構(gòu)因其組成材料具有低導(dǎo)熱系數(shù)，同時結(jié)構(gòu)本身產(chǎn)生的光能禁帶可有效的反射電磁波能量，因而，在熱防護(hù)領(lǐng)域成為了一種新興的研究熱點(diǎn)。
　　本文以某型高超聲速飛行器的舵翼結(jié)構(gòu)在6Ma下飛行過程，以及ABL機(jī)載激光武器的典型作戰(zhàn)過程為目標(biāo)工況。以光子晶體結(jié)構(gòu)為熱防護(hù)材料，分別對有無光子晶體防護(hù)結(jié)構(gòu)條件下，兩種工況的溫度場、應(yīng)力場等關(guān)鍵

3、參數(shù)進(jìn)行了計算和分析。其中，高超聲速飛行器舵翼結(jié)構(gòu)氣動加熱過程的計算過程采用數(shù)值模擬軟件進(jìn)行；ABL機(jī)載激光武器系統(tǒng)的典型作戰(zhàn)過程，則通過構(gòu)建 ABL仿真系統(tǒng)設(shè)計框架與算法流程，開發(fā)出一套虛擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行研究。結(jié)合兩種典型工況下光子晶體結(jié)構(gòu)的防護(hù)效果，提出了兩大類共5種優(yōu)化方案，對光子晶體防護(hù)結(jié)構(gòu)的熱防護(hù)性能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。
　　研究結(jié)果表明，光子晶體結(jié)構(gòu)組成材料的導(dǎo)熱系數(shù)低這一特性，是其對激光輻照具有較好防護(hù)性能的主要因素；光子晶