金属热防护系统单元间缝隙换热规律

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但缝隙也带来了热短路问题，在ＭＴＰＳ结构设计中，
热问题将使得在飞行器表面敷设热防护系统（Ｔｈｅｒｍａｌ
ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，ＴＰＳ）成为不可或缺的环节。金属热防护系统（ＭｅｔａｌｌｉｃＴｈｅｍａｒｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
２０１３年第１期总第３２４期
文章编号：１００４－７１８２（２０１３）０１－００５８ — 术
ＭＩＳＳＩＬＥＳＡＮＤＳＰＡＣＥＶＥＨＩＣＬＥＳ
ＮＯ．１２０１３ＳｕｍＮＯ．３２４
０引言
随着飞行速度的逐步提高，飞行器气动加热问题
越来越突出。尤其当飞行马赫数大于５之后，气动加
列形式出现（见图１）Ｌ１Ｊ，因此ＭＴＰＳ单元间缝隙的出
现是不可避免的。该缝隙给ＭＴＰＳ单元的热膨胀变形预留了空间，还可以协调ＭＴＰＳ单元间的受载变形。
ｄｅｓｉｇｎｉｎｇｒｅａｓｏｎａｂｌｅｇａｐｇｅｏｍｅｔｒｙ．ＧａｐｈｅａｔｏｆＭＴＰＳＣｎａｂｅｉｇｎｏｒｅｄｗｈｅｎｈｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｔｔｈｅｔｏｐｏｆｇａｐｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎ６７３Ｋ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｍｅｔａｌｌｉｃｈｅｔｍａｒｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；Ｇａｐｈｅａｔ；Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｎａａｌｙｓｉｓ
ａｎａｌｙｓｉｓｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｎｕｍｂｅｒｏｆｐｒａａｍｅｔｅｒｓｏｎｇａｐｈｅａｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｈａｔｔｇａｐｈｅａｔｃａｎｂｅｒｅｄｕｃｅｄａｔ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｇａｐｈｅａｔｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｏｆｍｅｔａｌｌｉｃｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ（ＭＴＰＳ）ｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ
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。
关键词：金属热防护系统；缝隙换热；数值分析中图分类号：Ｖ４１６．４文献标识码：Ａ
ＧａｐＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒＬａｗｏｆＭｅｔａｌｌｉｃＴｈｅｒｍａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ
ＱｉｎＱｉａｎｇ，ＲｅｎＱｉｎｇｍｅｉ，ＹａｎｇＺｈｉｂｉｎ，ＺｈａｎｇＪｉｅ，ＬｉＬｉｘｉａ（ＡｉｒｃｒａｆｔＳｔｒｅｎｇｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａ，Ｘｉ ’ ａｎ，７１００６５）
ｍａｘｉｍｕｍｔｈｒｏｕｇｈｄｅｃｒｅａｉｎｇｔｈｅｇａｐｗｉｄｔｈｎｄａｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ，ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｒｍａｌｄｉｆｕｓｉｖｉｙｔｏｆｍａｔｅｒｉａｌｔａｔｈｅｂｏａｏｍｏｆｇａｐ，ａｎｄ
必须充分考虑该热短路带来的影响，避免热短路效应
主导设计，否则热防护设计会因热短路而失效Ｌ１引。因
Ｓｙｓｔｅｍ，ＭＴＰＳ）具有较高的强度和韧性，在严酷的服役环境中更加显示出结构的高度完整性和可重复使用
ＤＯＩ．１０．７６５４／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４－７１８２．２０１３０１１３
金属热防护系统单元间缝隙换热规律
秦强，任青梅，杨志斌，张婕，李丽霞
（中国飞机强度研究所，西安，７１００６５）
摘要：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