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金属热防护系统等效热传导及影响因素分析 预览 被引量:2
1
作者 董永朋 王兆伟 +3 位作者 王露萌 尹琰鑫 许小静 洪文虎 《强度与环境》 2015年第6期45-51,共7页
针对金属热防护系统,分别建立了真实有限元模型和等效有限元模型,开展瞬态热传导分析,得到内外表面温度随时间的变化历程,并将这两种方法进行了对比分析,结果表明文中提出的等效模型能够准确地模拟真实模型。采用等效模拟方法,对... 针对金属热防护系统,分别建立了真实有限元模型和等效有限元模型,开展瞬态热传导分析,得到内外表面温度随时间的变化历程,并将这两种方法进行了对比分析,结果表明文中提出的等效模型能够准确地模拟真实模型。采用等效模拟方法,对影响金属热防护系统内外表面温度的主要因素进行分析,包括蜂窝芯固体热导率、蜂窝芯几何尺寸和上下面板辐射系数等,获得了各个因素的影响规律,为金属热防护系统结构方案设计提供一定的参考。 展开更多
关键词 金属热防护系统 等效模型 传导分析 影响因素
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金属热防护系统单元间缝隙换热规律 预览 被引量:1
2
作者 秦强 任青梅 +2 位作者 杨志斌 张婕 李丽霞 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2013年第1期58-61,共4页
建立金属热防护系统(MTPS)单元间的缝隙换热计算模型,基于数值计算对影响缝隙内部辐射换热强度的若干参数进行参数影响分析。研究结果表明:减小缝隙宽度和辐射率、提高缝隙底部组件材料的热扩散率以及设计合理的缝隙几何形状,可以... 建立金属热防护系统(MTPS)单元间的缝隙换热计算模型,基于数值计算对影响缝隙内部辐射换热强度的若干参数进行参数影响分析。研究结果表明:减小缝隙宽度和辐射率、提高缝隙底部组件材料的热扩散率以及设计合理的缝隙几何形状,可以实现缝隙内部辐射换热最大程度的弱化;当缝隙顶部温度低于673K时,可以基本不考虑MTPS单元间的缝隙辐射换热。 展开更多
关键词 金属热防护系统 缝隙换 数值分析
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热环境下的金属热防护系统的动力学特性研究 预览 被引量:2
3
作者 余艳辉 李书 王远达 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2013年第S1期171-175,229共6页
研究了金属热防护系统(metallic thermal protection system,简称MTPS)在典型RLV再入热载荷作用下的动力学特性。首先,针对MTPS在热载荷作用下的动态响应问题,结合数值算例验证了有限元分析方法的可行性和正确性;其次,基于MTPS的有限... 研究了金属热防护系统(metallic thermal protection system,简称MTPS)在典型RLV再入热载荷作用下的动力学特性。首先,针对MTPS在热载荷作用下的动态响应问题,结合数值算例验证了有限元分析方法的可行性和正确性;其次,基于MTPS的有限元传热分析模型,计算了热环境下结构的瞬态温度响应;最后,使用有限元的分析方法对笔者建立的MTPS简化模型在热应力场和结构场耦合下的结构动力学特性进行了研究分析,给出了典型再入热环境下结构的固有振动频率随加热时间的变化曲线。计算结果发现,材料弹性模量等参数的变化比热应力场对MTPS结构固有频率的影响更大,热应力场对结构固有频率的影响最高达到10.3%的比例。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 金属热防护系统 瞬态响应 结构固有振动特性 模态 振动
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金属TPS蜂窝盖板的热梯度诱导变形计算 预览 被引量:1
4
作者 秦强 蒋军亮 《装备环境工程》 CAS 2011年第3期 34-37,共4页
建立了蜂窝结构的一维传热模型,给出了其热梯度诱导变形计算公式。同时,计算了某高温合金六角蜂窝结构的热变形,认为在设计金属TPS的蜂窝盖板时,必须考虑其特定服役环境下的热变形。
关键词 金属热防护系统 蜂窝结构 梯度 变形
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发汗式主动冷却金属热防护系统主动冷却效率研究 预览 被引量:7
5
作者 刘双 张博明 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期 433-438,共6页
发汗式主动冷却金属热防护系统是一种新型概念,将发汗冷却方法应用于金属热防护系统中,用于提高金属热防护系统的热载荷承载能力,是解决临近空间高超声速飞行器防热问题的有效方法。设计并建立了发汗式主动冷却金属热防护系统的实验模型... 发汗式主动冷却金属热防护系统是一种新型概念,将发汗冷却方法应用于金属热防护系统中,用于提高金属热防护系统的热载荷承载能力,是解决临近空间高超声速飞行器防热问题的有效方法。设计并建立了发汗式主动冷却金属热防护系统的实验模型,分析了发汗式主动冷却金属热防护系统的基本冷却原理,测量了同一实验模型分别在有无发汗冷却作用下,沿厚度方向不同位置测量点的温度响应。结果表明:在相同的加热条件,采用发汗冷却方法,可以使受热蒙皮材料达到相同温度的时间明显滞后;在发汗冷却作用的过程中,内部隔热层的温度不会超过水的沸点温度;采用发汗冷却方法,可以使同一结构热载荷承载能力至少提高70%;通过合理的结构设计,可以减少受热蒙皮由于热膨胀而引起的结构变形。 展开更多
关键词 发汗冷却 主动冷却 金属热防护系统 高超声速飞行器
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金属热防护系统动力学建模研究 预览 被引量:1
6
作者 王亮 陈怀海 贺旭东 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期 639-643,共5页
研究了金属热防护系统的动力学建模及简化计算方法。首先,给出了蜂窝结构面外的等效热导率、比热容、密度和弹性系数的表达式,并给出了算例验证;其次,建立了包括外层蜂窝、中间防热层、内层蜂窝、应变隔离层和承力结构的完整模型,研究... 研究了金属热防护系统的动力学建模及简化计算方法。首先,给出了蜂窝结构面外的等效热导率、比热容、密度和弹性系数的表达式,并给出了算例验证;其次,建立了包括外层蜂窝、中间防热层、内层蜂窝、应变隔离层和承力结构的完整模型,研究了外表面受高温加热情况下结构的热力学响应及弯曲模态;最后,提出了带金属热防护系统的结构弯曲热模态计算的简化方法,实现了带金属热防护系统的结构弯曲热模态的快速计算,而且发现温度对结构模态有较大影响,当承力结构温度为130℃左右时,前三阶弯曲固有频率均减小4%以上,第三阶下降最明显,达到9%左右。 展开更多
关键词 金属热防护系统 动力学 力学 蜂窝 模态分析
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重复使用金属热防护系统研究进展 预览 被引量:4
7
作者 姚草根 吕宏军 +2 位作者 贾新朝 李海刚 贾中华 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期 1-4,共4页
综述了金属热防护系统的国外研究最新进展,重点介绍了国内相关研究和试验的最新情况。指出金属热防护系统仍是下一代重复使用运载器大面积表面热防护系统的优选方案之一。
关键词 金属热防护系统 重复使用运载器 结构
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高超声速飞行器瞬态热试验 被引量:11
8
作者 侯玉柱 郑京良 董威 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期343-347,共5页
为了进行高超声速飞行器热防护系统的初步设计和数值计算的验证,设计开发了高超声速飞行器瞬态气动加热地面试验系统及其控制软件.试验系统能够根据飞行器的飞行轨迹和外形参数加载瞬态热流,实时测出结构表面的热流值和温度,得到飞... 为了进行高超声速飞行器热防护系统的初步设计和数值计算的验证,设计开发了高超声速飞行器瞬态气动加热地面试验系统及其控制软件.试验系统能够根据飞行器的飞行轨迹和外形参数加载瞬态热流,实时测出结构表面的热流值和温度,得到飞行器的表面试验热流曲线和温度曲线.试验系统采用真空舱模拟飞行环境,并为此设计了冷却床,在真空环境下能比较真实的模拟热防护系统的下表面热环境,使瞬态热试验的原理更加合理,精度进一步提高. 展开更多
关键词 高超声速飞行器 气动加 瞬态试验 金属热防护系统
金属热防护系统瞬态传热数值模拟方法研究 预览 被引量:4
9
作者 李东辉 夏新林 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期 1195-1200,共6页
针对由金属蜂窝夹心板和多层纤维绝热材料组成的金属热防护系统(Metallic Thermal Protection Sytems,MTPS)建立了气动加热条件下整体传热计算模型,采用蒙特卡罗方法模拟蜂窝腔内的三维辐射传递和每个纤维层内的一维辐射传递,采用... 针对由金属蜂窝夹心板和多层纤维绝热材料组成的金属热防护系统(Metallic Thermal Protection Sytems,MTPS)建立了气动加热条件下整体传热计算模型,采用蒙特卡罗方法模拟蜂窝腔内的三维辐射传递和每个纤维层内的一维辐射传递,采用有限体积法对MTPS一体化结构内辐射导热耦合换热能量方程进行求解,对某结构的MTPS瞬态传热及热响应进行了数值模拟分析,结果表明在所给定的典型时变气动热流条件下金属蜂窝夹芯板对MTPS瞬态热响应影响很小,增大蜂窝腔内表面发射率可明显降低蜂窝蒙皮间的温度差,再入过程中时变气体压力对MTPS瞬态热响应有明显的影响。 展开更多
关键词 金属热防护系统 气动加 辐射导耦合换 蒙特卡罗方法 有限体积法 数值模拟
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高超声速飞行器两类典型防热材料的性能表征与评价 预览 被引量:4
10
作者 韩杰才 梁军 +1 位作者 王超 栾旭 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期695-715,共21页
针对高超声速飞行器翼前缘用超高温陶瓷材料及机身大面积金属热防护结构材料在高温环境下的力学响应分析与评价方法进行了全面的回顾和总结.综述了大面积金属热防护系统存传热、静力学、热力耦合性能、疲劳性能及抗冲击性能等方面国内... 针对高超声速飞行器翼前缘用超高温陶瓷材料及机身大面积金属热防护结构材料在高温环境下的力学响应分析与评价方法进行了全面的回顾和总结.综述了大面积金属热防护系统存传热、静力学、热力耦合性能、疲劳性能及抗冲击性能等方面国内外的研究进展;以及超高温陶瓷材料在热冲击、增韧机制、抗氧化性能等方面评价与表征技术,并结合国内研究状况展望了今后的发展方向. 展开更多
关键词 高超声速飞行器 金属热防护系统 超高温陶瓷材料 综合性能
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金属热防护系统瞬态热分析的并联一维模型 预览 被引量:5
11
作者 李道奎 段静波 雷勇军 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期 126-130,共5页
建立了可重复使用运载器金属热防护系统瞬态热分析的并联一维模型。根据热防护系统的结构特点划分了多条热流通路,将各热流通路离散化后给出了单条通路瞬态传热的隐式差分格式,采用热平衡法推导了串、并联两种类型公共节点的局部控制... 建立了可重复使用运载器金属热防护系统瞬态热分析的并联一维模型。根据热防护系统的结构特点划分了多条热流通路,将各热流通路离散化后给出了单条通路瞬态传热的隐式差分格式,采用热平衡法推导了串、并联两种类型公共节点的局部控制方程,并给出了传热问题中常见边界条件的统一表达式,最终形成了总体控制方程。通过数值计算获得了热防护系统瞬态温度场。计算结果表明:采用并联一维模型可以更真实、更准确地反映热防护系统的传热过程,对于热防护系统结构优化设计有较高的参考价值。 展开更多
关键词 可重复使用运载器 金属热防护系统 并联一维模型 瞬态传分析 温度场
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高温合金热防护系统设计与分析 预览 被引量:16
12
作者 赵剑 谢宗蕻 张磊 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期 1677-1683,共7页
金属热防护系统是高超飞行器热防护系统的理想候选方案。给出了一套高温合金金属热防护系统的初始设计方案,进行了金属热防护系统各功能层选材;给出了金属蜂窝材料的宏观力学性能和导热性能等效方法;建立了金属热防护系统简化的一维... 金属热防护系统是高超飞行器热防护系统的理想候选方案。给出了一套高温合金金属热防护系统的初始设计方案,进行了金属热防护系统各功能层选材;给出了金属蜂窝材料的宏观力学性能和导热性能等效方法;建立了金属热防护系统简化的一维有限元传热分析模型,提出了采用迭代分析方式说现的金属热防护系统隔热层尺寸优化方法;建立了金属热防护系统的三维有限元分析模型,实现了金属热防护系统的热弹性分析;最后通过典型算例验证了上述方法的有效性。 展开更多
关键词 金属热防护系统 迭代 有限元 弹性 等效参数
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一种先进金属热防护系统ARMOR TPS的设计与分析
13
作者 任青梅 《结构强度研究》 2008年第2期 36-44,共9页
介绍了一种新型金属热防护系统ARMORTPS的概念设计和分析方法。ARMORTPS是NASA Langley研究中心在X-33金属TPS基础设计出的一种可适应的、坚固的、金属性的、可操作的、可重复使用的新型热防护系统,它覆盖在运载器低温储箱外表面,与... 介绍了一种新型金属热防护系统ARMORTPS的概念设计和分析方法。ARMORTPS是NASA Langley研究中心在X-33金属TPS基础设计出的一种可适应的、坚固的、金属性的、可操作的、可重复使用的新型热防护系统,它覆盖在运载器低温储箱外表面,与低温储箱壁板进行了一体化设计。介绍了ARMOR TPS的设计思想和设计准则。详细阐述了ARMOR TPS的载荷工况、热分析与结构分析有限元模型。介绍了确定TPS几何尺寸的循环迭代法。ARMOR TPS的设计理念和分析方法无疑对我国自行研发高M数飞行器热防护系统具有一定的借鉴和指导作用。 展开更多
关键词 金属热防护系统 一体化设计 分析 结构分析
金属防热瓦温度及发射率的测量 被引量:3
14
作者 萧鹏 孙晓刚 戴景民 《清华大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1249-1252,共4页
为了解决金属防热瓦在连续加热过程中热边表面温度和发射率的测量问题,基于多光谱辐射测温的参考温度数学模型,提出了一种数据处理方法。该方法假设材料的光谱发射率在选定的光谱处与温度有近似相同的线性关系,通过处理2个不同温度... 为了解决金属防热瓦在连续加热过程中热边表面温度和发射率的测量问题,基于多光谱辐射测温的参考温度数学模型,提出了一种数据处理方法。该方法假设材料的光谱发射率在选定的光谱处与温度有近似相同的线性关系,通过处理2个不同温度点处的多光谱测量数据,从而得到防热瓦的真温及光谱发射率。采用多光谱辐射高温计测量了某种防热瓦在900~1300℃的温度范围内的辐射,并进行数据处理。实验结果表明:只要温度估计初值与真实情况的误差在士200℃以内,即可得到较好的计算温度值和计算发射率值,测量不确定度在2%以内。 展开更多
关键词 非接触式温度计 金属热防护系统 多光谱法 真温 发射率 多光谱辐射高温计
可重复使用航天器金属热防护系统的结构优化进展 预览 被引量:6
15
作者 刘双 张博明 解维华 《航天制造技术》 2007年第3期43-48,共6页
根据美国开发的金属热防护系统,分析了用于可重复使用航天器的金属热防护系统的发展和现状,详细介绍了几代金属热防护系统的总体结构、高耐热蒙皮结构、绝热结构的不断演化和设计的优化进展。并且从结构装配方面,阐述了单个金属热防... 根据美国开发的金属热防护系统,分析了用于可重复使用航天器的金属热防护系统的发展和现状,详细介绍了几代金属热防护系统的总体结构、高耐热蒙皮结构、绝热结构的不断演化和设计的优化进展。并且从结构装配方面,阐述了单个金属热防护系统结构、多个金属热防护系统结构以及金属热防护系统与刚性结构的装配设计的优化发展,为工程在结构设计和优化方面提供一定的参考依据。 展开更多
关键词 可重复使用航天器 金属热防护系统 结构优化
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多波长法金属防热瓦表面温度及发射率的测量 预览 被引量:1
16
作者 萧鹏 孙晓刚 戴景民 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第8期 59-62,81,共5页
为了解决金属防热瓦在连续加热过程中热边温度和发射率的测量问题,在基于辐射测温的参考温度数学模型的连续测量法中采用了一种新的发射率假设模型,并在此基础上提出了多波长数据处理方法.该方法假设材料的光谱发射率在选定的光谱处与... 为了解决金属防热瓦在连续加热过程中热边温度和发射率的测量问题,在基于辐射测温的参考温度数学模型的连续测量法中采用了一种新的发射率假设模型,并在此基础上提出了多波长数据处理方法.该方法假设材料的光谱发射率在选定的光谱处与温度有近似相同的线性关系,通过处理两个不同温度点处的多光谱测量数据以得到防热瓦真温及光谱发射率.使用多波长高速高温计测量了某种防热瓦在900~1300℃的温度范围内的辐射,并进行了数据处理.实验结果表明,只要温度估计初值与真实情况的误差在±200℃以内,即可得到较好的计算温度值和计算发射率值,测量不确定度在2%以内,说明此方法是测量金属防热瓦表面温度及发射率的可行方法. 展开更多
关键词 金属热防护系统 多波长测温法 多波长高温计 辐射率测量
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三种典型热防护系统发展概况 预览 被引量:20
17
作者 苏芳 孟宪红 《飞航导弹》 北大核心 2006年第10期 57-60,共4页
从材料、结构及性能三个方面介绍了柔性热防护系统、刚性陶瓷瓦热防护系统和金属热防护系统这三种典型的热防护系统。通过不同热防护系统间材料、结构及性能的对比可以看出热防护系统的发展趋势。
关键词 RLV重复使用运载器 热防护系统 柔性热防护系统 陶瓷瓦热防护系统 金属热防护系统
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金属热防护系统多层隔热材料的稳态传热分析 预览 被引量:14
18
作者 闫长海 孟松鹤 +2 位作者 陈贵清 曲伟 刘国仟 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期 800-804,共5页
采用能量平衡方程和两热流密度近似法建立了金属热防护系统多层隔热材料的稳态传热的数学模型,并利用测量多层隔热材料单元的有效导热系数的实验和遗传算法对纤维隔热材料的辐射衰减系数和隔热屏表面辐射发射系数这两个热物参数进行了... 采用能量平衡方程和两热流密度近似法建立了金属热防护系统多层隔热材料的稳态传热的数学模型,并利用测量多层隔热材料单元的有效导热系数的实验和遗传算法对纤维隔热材料的辐射衰减系数和隔热屏表面辐射发射系数这两个热物参数进行了优化,最后用实验测得的多层隔热材料的有效导热系数验证了采用优化后参数的多层隔热材料的稳态传热模型的正确性。 展开更多
关键词 航空 航天推进系统 金属热防护系统 稳态传 多层隔材料 遗传算法 优化
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金属热防护系统纤维隔热材料的传热分析 预览 被引量:2
19
作者 闫长海 孟松鹤 +2 位作者 杜善义 陈贵清 刘国仟 《吉林大学学报:工学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期 472-475,共4页
介绍了一种在设计金属热防护系统中计算纤维隔热材料厚度的方法。采用能量方程和光学厚近似的方法对纤维隔热材料在再入过程中的热传递建立了传热模型,并对3种不同密度的纤维隔热材料进行了有效导热系数的测试。利用部分温度下的有效... 介绍了一种在设计金属热防护系统中计算纤维隔热材料厚度的方法。采用能量方程和光学厚近似的方法对纤维隔热材料在再入过程中的热传递建立了传热模型,并对3种不同密度的纤维隔热材料进行了有效导热系数的测试。利用部分温度下的有效导热系数,采用遗传算法对纤维隔热材料的辐射衰减系数进行了优化。利用其余温度下的有效导热系数验证了优化后的传热模型的正确性。最后采用优化后的数值模型对再入过程进行了模拟,通过计算得出采用密度为96kg/m^3的纤维隔热材料的金属热防护系统总重量最轻。 展开更多
关键词 复合材料 材料 金属热防护系统 厚度 遗传算法 优化
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重复使用飞行器金属热防护系统的有限元分析与设计 预览 被引量:18
20
作者 解维华 张博明 杜善义 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期 650-656,共7页
金属基热防护系统具有轻质、耐用、可操作性、成本高效等特点,是实现降低重复使用飞行器费用的一个关键技术。通过比较分析超耐热合金防热板和改进型防热板,给出了金属热防护系统的各个部分的设计准则。建立了蜂窝夹芯板和纤维隔热毡... 金属基热防护系统具有轻质、耐用、可操作性、成本高效等特点,是实现降低重复使用飞行器费用的一个关键技术。通过比较分析超耐热合金防热板和改进型防热板,给出了金属热防护系统的各个部分的设计准则。建立了蜂窝夹芯板和纤维隔热毡的有效热导率的数值预报模型,算例研究表明本文给出的数值预报方法正确。使用二维热分析模型和三维承载分析模型,实现了传热和承载分析的迭代计算,算例表明迭代方法有效、可行,可用于可重复使用飞行器金属热防护系统的分析与评价。 展开更多
关键词 金属热防护系统 有效导率 迭代分析 设计准则
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