纯碳/碳材料烧蚀对飞行器等离子体流场的影响

高速飞行器表面的防热材料在气动加热产生的高温下会分解烧蚀,烧蚀产物进入空气边界层流场后,与流场中的高温空气进行复杂化学反应,对飞行器周围空气流场中组分浓度和等离子体分布产生影响.通过高频等离子体风洞,采取高频感应加热的方式产生超音速高温气流,在相同外形的纯碳碳材料模型和铜制水冷模型周围形成高温绕流流场.利用朗缪尔探针对...     

碳纤维增强类复合材料烧蚀产物对等离子体流场特性影响的实验研究

高速飞行器表面的防热材料在气动加热产生的高温下会分解烧蚀并产生等离子体。为分析不同烧蚀条件下碳纤维增强类复合防热材料的烧蚀产物对下游流场特性的影响,利用高频等离子体风洞,采用高频感应加热方式对碳/碳和碳/碳化锆两种复合防热材料进行烧蚀并产生高速等离子体射流,在下游通过朗缪尔探针和平头柱塞量热计获得不同烧蚀状态下的流场电子数密度和驻点热流。研究结果表明：随着两种材料烧蚀率的增加,下游流场中的电子数密度和驻点热流逐渐降低,表明“黑障”风险和气动加热现象得到缓解;碳/碳化锆材料在降低下游流场的电离度和焓值方面优于碳/碳材料;随着材料前方来流焓值的增大,两种材料烧蚀造成的下游流场电离度和焓值的差异会在一定程度上缩小。     

阴极材料的电弧烧蚀研究

综述了近年来阴极材料的电弧等离子体烧蚀研究现状，包括基本过程与数值模拟研究和实验研究。总结得出阴极烧蚀问题的关键是氧化物扩散速率太低，认为纳米材料具有高扩散速率等优异性能，可望通过制备纳米晶Ｗ－氧化物阴极以解决其烧蚀问题。     

等离子体激励对飞行器流场影响的数值研究

针对传统飞行器控制方式的缺点,采用小尺度等离子体流动控制技术对飞行器流场影响进行研究。在前人的实验模型及飞行参数进行研究的基础上建立三维模型,采用数值仿真方法,研究了等离子体激励器位置和注入能量大小对飞行器流场及表面压力分布的影响。仿真结果表明：等离子体与边界层的相互作用可改变飞行器外部激波的初始结构,并在激励位置附近形成局部高压区;随着注入能量的增加,高压区峰值及作用范围分别扩大;等离子体激励产生的扰动具有三维传播特性,对飞行器侧壁面甚至对整个壁面周向压力分布产生影响。     

不同尺度飞行器周围等离子体分布及电磁波传输效应

研究气动电磁波传输效应对于评估和解决黑障问题具有重要意义。基于求解三维N-S方程及波动方程的数值方法,分析了天线位置、电磁波频率、飞行器特征尺度等因素对飞行器周围等离子体分布和电磁波传输的影响。研究结果表明：在同一再入条件下,随着球头半径增加,飞行器周围电子数密度、等离子体鞘套厚度以及对电磁波的衰减也随之增大,影响天线附近等离子体分布的主要机制是NO电离反应;轴向天线位置和频率对电磁波衰减具有重要影响,可以通过提高电磁波频率和合理选择天线位置降低等离子体对通信影响;飞行器沿弹道再入过程中,等离子对电磁波的衰减出现峰值,高频电磁波的通信中断区间缩小;典型条件下等离子体分布及通信中断的预测与测量结果一致,该预测手段可为飞行器电磁通信系统设计提供技术支持。     

耐烧蚀梯度涂层材料的研究

运用磁控溅射ＰＶＤ法制备了具有梯度过渡的“Ｔａ－１０Ｗ／钢梯度涂层材料”，并用ＡＥＳ、ＳＥＭ，ＸＲＤ等手段对涂层的成分分布和组织结构进行了分析。     

烧蚀台阶现象及对喷管性能的影响分析

喷管内型面由不同材料对接而成,对接面处不可避免地会出现烧蚀台阶。本文对喷管的烧蚀台阶现象进行分析,说明了烧蚀台阶的成因和不利影响;对台阶对局部流场的影响进行仿真,展示了不同尺度的涡流现象;对不同台阶位置和深度时的喷管内流场进行计算,分析了其对喷管性能的影响。计算结果表明喉衬后缘的大尺寸烧蚀台阶对喷管性能影响很大,必须在喷管设计中予以避免。     

等离子体隐身对飞行器表面的影响研究

针对等离子体在飞行器隐身中的应用．建立了等离子体与飞行器表面碰撞作用的模型．分析了碰撞所产生的等离子体能量和角度分布．计算了注入等离子在飞行器表面的浓度分布及溅射额随鞘层电场的变化，讨论等离子注入后所引起的晶格损伤、崩溃及在飞行器表面可能形成的针孔、气泡等．计算了离子体与飞行器表面碰撞产生的加热功率和离子注入温升．分析了离子注入对飞行器表面产生的各种影响。研究表明，隐身中的等离子体会对飞行器表面造成影响．但影响程度取决于离子的能量、密度和方向等。     

隔热抗烧蚀材料的专利态势

对隔热抗烧蚀材料在国防领域中的作用,对隔热抗烧蚀材料专利分析的目的和范围进行了阐述.采用数理统计等科学的分析方法,重点分析了隔热抗烧蚀材料IPC技术分支的变化趋势、国内外区域趋势、主要技术分支趋势、各主要技术分支中专利权人构成和中国在隔热抗烧蚀材料技术方面的人力投入等内容,并对隔热抗烧蚀材料专利战略提出了意见.     

基于非稳态传热理论的低密度烧蚀材料传热仿真研究

对静态石英灯加热低密度烧蚀材料的传热学进行抽象.首先对低密度烧蚀材料的热性能参数试验进行筛选和曲线拟合,找出低密度烧蚀材料的热性能参数随时间的变化关系,建立了低密度烧蚀材料的一维非稳态传热学模型,通过仿真结果分析,证明了本模型的正确性和有效性,为今后低密度烧蚀材料在航天中的传热学仿真提供了一种有效的仿真工具.     

固体火箭发动机长尾喷管内衬烧蚀流场分析

为了给固体火箭发动机长尾喷管的热防护设计和改进提供理论依据和有益的参考,文中通过解剖某固体火箭发动机长尾喷管试验残骸,并对长尾喷管内衬残骸进行了测量和分析,给出了长尾喷管内衬的烧蚀规律。利用流场仿真的方法对长尾喷管流场进行了理论计算和分析,分析了长尾喷管内衬的烧蚀机理,分析表明凝相粒子的侵蚀是长尾喷管内衬局部烧蚀严重的主要原因。     

飞机地面滑行阶段尾部流场数值仿真

为分析飞机起降地面滑行阶段尾部流场分布情况,以计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)为基础,以国外某高速飞机数模为研究对象,基于Delaunay非结构三角化网格划分方法,采用3维雷诺平均N-S方程、Realizable k-ε 湍流模型和Roe离散格式,运用耦合隐式算法对全机外流场进行数值模拟.以7°迎角滑行且考虑地面效应和尾喷流的情况下,对尾部压强场、温度场和速度场进行分析.结果表明,尾流场压强在轴向和横向呈下降趋势,温度和速度在轴向呈下降趋势、在横向呈双峰趋势.     

基于FLUENT的烧蚀喷枪两相流流场数值模拟

以自行研发的烧蚀试验系统为基础,为提供试验设计和结果分析所需要的数值依据,针对系统的核心部分,采用FLUENT流体力学数值模拟软件和有限体积法,建立气固两相流流场的数学模型,对烧蚀枪内外的两相流流场进行数值仿真,其结果揭示了烧蚀枪燃气流和粒子流的速度场、温度场的变化规律。结果表明该数值仿真方法对两相流具有较好的模拟。     

内埋式航炮膛口流场特性数值模拟研究

为研究飞行速度对内埋式航炮膛口流场特性的影响,基于Navier-Stokes方程和k-ε湍流模型,采用Roe格式分别对4种飞行速度条件下的菱形机翼中内埋航炮膛口流场发展过程进行了数值模拟,对比分析了静止条件和超音速飞行状态下膛口流场的基本特征以及冲击波强度变化关系。结果表明：超音速飞行时形成由火药燃气冲击波、分离激波、滑移面等波系构成的膛口流场结构;在一定飞行速度范围内分离激波尺寸与来流马赫数正相关;膛口附近冲击波超压峰值变化与飞行马赫数有关。