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World File Search System热防护
综述高超声速飞行器主动质量引射热防护技术研究进展
摘要：质量注入热防护是一种高效、主动的热防护技术，它通过向流场中注入储存的冷却剂来冷却结构，冷却剂在吸收热量的同时，还对流场结构产生影响，起到隔热作用。质量注入方法可用于高热流密度、长时间飞行的工况，是高超声速飞行器最有潜力的冷却技术之一。蒸发、薄膜冷却和对冲喷射是高超声速飞行器热防护的典型质量注入技术。本文介绍了3种典型的质量注入技术的冷却机理，比较了3种技术的注入方式、流场特点和冷却效率，分析了3种技术在飞行器上应用的不足，并针对每种不足推荐了几种质量注入技术的组合方案。最后，对质量注入技术的进一步发展提出了3点展望。未来应重点发展大体积注入热防护技术的流体-热-结构耦合方法、注入结构设计与优化以及热防护系统效能评估等。
综述高超声速飞行器主动质量引射热防护技术研究进展
摘要：质量注入热防护是一种高效、主动的热防护技术，它通过向流场中注入储存的冷却剂来冷却结构，冷却剂在吸收热量的同时，还对流场结构产生影响，起到隔热作用。质量注入方式可用于高热流密度、长时间飞行的工况，是高超声速飞行器最有潜力的冷却技术之一。蒸发、薄膜冷却和对冲喷射是高超声速飞行器热防护的典型质量注入技术。本文介绍了3种典型的质量注入技术的冷却机理，比较了3种技术的注入方式、流场特点和冷却效率，分析了3种技术在飞行器上应用的不足，并针对每种不足推荐了几种质量注入技术的组合方案。最后，对质量注入技术的进一步发展提出了3点展望。未来应发展大体积注入热防护技术的流体-热-结构耦合方法、注入结构设计与优化以及热防护系统效能评估等。
航天器的热防护系统
热保护系统 (TPS) 是航天器的重要组成部分，用于保护航天器免受进入大气层时空气产生的热量。近几十年来，人们开发和使用了不同类型的 TPS，包括被动、半被动和主动系统。随着对可重复使用运载火箭 (RLV) 的需求不断增长以及行星际载人飞行任务的新目标，开发有效 TPS 的探索也随之加速。本文全面概述了从 20 世纪中叶到现在不同类型 TPS 的技术发展。回顾了不同类型的 TPS 在各种 RLV 中的应用，并介绍了 TPS 技术的当前发展水平。根据最新的 NASA 技术路线图，质量高效的 TPS 材料和技术、建模和仿真工具和技术以及 TPS 传感器和测量系统这三个主要方面被确定为未来太空任务 TPS 的当前挑战。本文详细讨论了这些挑战，并详细介绍了不同类型 TPS 的未来前景。
用于热防护系统的陶瓷复合材料的增材制造
太空领域的研究和使用，包括最近对月球及更远太空的载人航天探索的复兴，推动了对航天器热防护系统 (TPS) 的更高性能材料的搜索。陶瓷和高性能碳都表现出适合 TPS 应用的材料特性，但可以使用增材制造 (AM) 方法最大限度地提高其性能。振动辅助打印 (VAP) 是一种新开发的 AM 工艺，可以使用高粘度的陶瓷形成聚合物与固体陶瓷颗粒的混合物来制造零件。这项工作探索了利用 VAP 的陶瓷夹层 TPS 的 AM。TPS 外层由碳化硅 (SiC) 组成，具有高抗氧化性、高熔点和低热导率。薄的中间层由碳基材料组成，可提供高平面热导率以重新分配热量。数值模拟表明，这种配置可有效降低模拟再入条件下的最高温度。由聚碳硅烷聚合物和纯 SiC 粉末制备出高粘度混合物，可使用 VAP 进行 3D 打印，并使用碳负载或碳纤维负载细丝通过标准热塑性挤出打印用于组装的中间层。SiC 组件固化温度高达 248.8°C，热解温度高达 1,600°C，并通过 SEM、EDS 和 XRD 进行表征并测试抗压强度。
适用于航天飞机的先进轻型 TUFROC 热防护系统
增韧单片纤维增强抗氧化复合材料 (TUFROC) 代表了低成本、可重复使用的航天器热防护系统 (TPS) 的最新技术，具有耐高温能力，并已在美国空军 X-37B 上进行了飞行验证。这种两片式设计利用低电导率多孔二氧化硅基材与耐高温碳帽和表面处理相结合。NASA 更新了表面处理的化学成分，从而提高了高加热能力和可重复使用性。与原始配方（现称为标准 TUFROC）相比，这种称为高级 TUFROC 的新系统在相同的气动热加热条件下表面温度较低（低约 80 K）。加热降低的原因是新配方的催化效率较低，从而降低了表面放热原子复合率。多次电弧喷射测试活动表明，Advanced TUFROC 能够承受 1866 K 的长时间反复暴露或 1980 K 的较短时间暴露，而不会衰退或损坏 TPS。此外，还开发并测试了一种用于评估机翼前缘三维流动的改进型电弧喷射制品设计。与以前的工作相比，该制品允许在飞行相关条件下评估瓦片间隙处的加热情况，同时显著降低制品制造和电弧喷射设施配置成本。
应用数学和力学（英文版）
摘要 作为可穿戴电子设备的热防护基板，由嵌入相变材料和金属层的聚合物材料制成的功能性软复合材料对人体皮肤的热防护具有独特的能力。在此，我们开发了一个分析瞬态相变传热模型来研究带有热防护基板的可穿戴电子设备的热性能。该模型通过实验和有限元分析（FEA）进行了验证。系统全面地研究了基板结构尺寸和热源功率输入对温度管理效率的影响。结果表明，可穿戴电子设备的热管理目标是通过以下热防护机制实现的。金属薄膜通过重新配置热流方向有助于沿平面方向散热，而相变材料则吸收多余的热量。这些结果不仅将促进对包含热防护基板的可穿戴电子设备热性能的根本理解，而且还有助于可穿戴电子设备热防护基板的合理设计。
