高超声速飞行器热防护电弧风洞气动加热试验技术(精)

高超声速飞行器在大气层内高速飞行时,飞行器周围的气体受到强烈的压缩和剧烈的摩擦,飞行器巨大的动能转化为热能,对飞行器产生极其严重的气动加热,因此热防护是高超声速飞行器的关键技术之一。 本书的主要目的是对我国目前电弧加热试验设施的能力和试验技术、测试技术等方面进行系统的介绍,本书分为8个章节:第1章主要介绍电弧加热试验设施服务的对象——高超声速飞行器的飞行热环境以及热防护系统;第2章介绍了电弧气动加热试验设施;第3章对高超声速飞行器热防护试验需要测量的参数及其测试方法进行了介绍;第4-6章分别对飞行器端头电弧加热试验技术、飞行器典型部位烧蚀试验技术和吸气式高超声速飞行器热防护试验技术进行了介绍第7章介绍了最近几年发展的新型热防护技术第8章简要介绍了高频感应加热、燃气流加热等其他试验设施。另外本书还收录几篇常用的电弧加热试验标准。 本书主要是根据我国高超声速飞行器热防护试验领域的研究工作整理而来,希望能够为参与飞行器热防护研究的技术人员和高校、科研院所的研究生提供学习参考。

丛书序
序
前言
第1章 热环境及热防护系统概述
1.1 引言
1.2 再入航天器类飞行器热环境及热防护系统
1.2.1 高超声速飞行器的飞行轨道
1.2.2 各种高超声速飞行器的热环境及其特点
1.3 高超声速飞行器热防护概述
1.3.1 防热结构的功能
1.3.2 防热结构的类型和发展
1.3.3 几种防热结构的基本原理、特点、设计与分析
1.4 飞行器热防护地面考核试验方法
1.4.1 高超声速飞行器气动加热机理
1.4.2 高超声速飞行器气动加热地面试验方法
符号表
参考文献
第2章 电弧气动加热试验设施
2.1 管状电弧加热器
2.1.1 发展史及国内外现状
2.1.2 工作原理及结构特点
2.1.3 性能特点
2.1.4 相似规律
2.2 叠片式电弧加热器
2.2.1 发展史及国内外现状
2.2.2 工作原理及结构特点
2.2.3 性能参数及优缺点
2.3 长分段式电弧加热器
2.3.1 发展史及国内外现状
2.3.2 工作原理及结构特点
2.3.3 性能参数及优缺点
2.4 交流电弧加热器
2.4.1 发展史及国内外现状
2.4.2 工作原理及结构特点
2.4.3 性能参数及优缺点
2.5 电弧风洞
2.5.1 概述
2.5.2 用途及特点
2.5.3 国外典型设备
2.5.4 电弧风洞工作原理
2.5.5 电弧风洞试验程序
2.6 电弧风洞本体部件组成及结构特点
2.6.1 电弧加热器
2.6.2 混合稳压室
2.6.3 喷管
2.6.4 试验段
2.6.5 扩压段
2.6.6 冷却器
2.6.7 真空管道和挡板阀
2.7 电弧风洞附属系统组成及特点
2.7.1 供气系统
2.7.2 供水系统
2.7.3 真空系统
2.7.4 供电系统
2.7.5 控制系统
2.7.6 测试系统
2.8 小结
符号表
参考文献
第3章 电弧加热试验参数测量
3.1 热环境参数测量
3.1.1 气流总焓
3.1.2 模型表面热流密度
3.1.3 压力
3.1.4 气体流量
3.1.5 等离子体参数诊断
3.1.6 高温流场非平衡温度诊断
3.1.7 高温流场及材料烧蚀组分浓度诊断
3.1.8 基于LIF的电弧风洞自由流参数诊断
3.2 热响应参数测量
3.2.1 质量烧蚀率和线烧蚀率测量
3.2.2 有效烧蚀焓和烧蚀热效率测量
3.2.3 表面温度测量
3.2.4 内部温度测量
3.2.5 热应变测量
3.2.6 烧蚀变形测量
符号表
参考文献
第4章 端头烧蚀试验技术
4.1 端头热环境分析
4.1.1 尖锥弹道式端头热环境
4.1.2 钝头升力式端头热环境
4.2 端头烧蚀试验参数测量
4.2.1 热流密度测量
4.2.2 气流总焓测量
4.2.3 驻点压力测量
4.2.4 热流压力共同测量
4.2.5 背面温度测量
4.3 端头烧蚀试验模型外形
4.3.1 平头圆柱外形表面热流密度分布
4.3.2 球面圆柱外形表面热流密度分布
4.3.3 等热流球面圆柱外形表面热流密度分布
4.3.4 等热流外形球面系数验证
4.4 端头烧蚀考核试验技术
4.4.1 试验数据处理
4.4.2 大气环境端头试验
4.4.3 电弧风洞端头试验
4.5 端头烧蚀外形测量技术
符号表
参考文献
第5章 高超声速飞行器典型部位烧蚀试验技术
5.1 大面积材料烧蚀试验技术
5.1.1 超声速矩形喷管自由射流平板试验技术
5.1.2 超声速钝楔试验技术
5.1.3 半椭圆喷管试验技术
5.2 湍流导管试验技术
5.2.1 亚声速矩形湍流导管试验技术
5.2.2 超声速矩形湍流导管试验技术
5.3 包罩试验技术
5.3.1 包罩试验技术分类
5.3.2 常规亚声速包罩试验技术
5.3.3 异型亚声速包罩试验技术
5.4 舵轴气动加热试验技术
5.4.1 整舱舵轴射流试验技术
5.4.2 截短舵射流试验技术
5.4.3 舵轴导管试验技术
5.5 活动部件试验技术
5.5.1 舱门部件气动热试验技术
5.5.2 FLAP气动热试验技术
符号表
参考文献
第6章 吸气式高超声速飞行器气动热防护试验技术
6.1 吸气式高超声速飞行器简介
6.2 尖锐前缘结构气动加热环境
6.3 尖化前缘电弧风洞试验方法
6.3.1 尖化前缘电弧风洞加热预估
6.3.2 尖化前缘试验测试
6.4 发动机主动热防护试验技术
6.5 发动机被动热防护材料试验技术
6.5.1 发动机壁面材料考核试验技术
6.5.2 发动机内部气体组分对防热材料氧化烧蚀的地面模拟技术
6.5.3 电弧加热发动机燃烧室热结构直连式试验技术
符号表
参考文献
第7章 新型热防护试验技术
7.1 新一代高超声速飞行器热环境及热防护特性分析
7.1.1 高超声速飞行器热环境特性分析
7.1.2 高超声速飞行器热防护特性分析
7.2 疏导式热防护试验技术
7.2.1 疏导式热防护原理
7.2.2 疏导式热防护试验方法