飛行器金屬熱防護系統(tǒng)隔熱氈受熱分析.pdf

1、金屬熱防護系統(tǒng)(MTPS)是可重復(fù)使用運載器的關(guān)鍵防熱技術(shù)，由于金屬熱防護系統(tǒng)較之傳統(tǒng)熱防護系統(tǒng)有便于更換、成本低廉、易于設(shè)計等優(yōu)點，在新一代飛行器上大量使用。對金屬熱防護系統(tǒng)的傳熱分析實際上就是對陶瓷纖維隔熱氈的傳熱分析。陶瓷纖維隔熱氈主要有三種不同的密度型號，它們在整體隔熱氈中所占比重不同會導(dǎo)致整體隔熱氈表現(xiàn)出不同的隔熱性能。
　　 本文采用理論推導(dǎo)和數(shù)值算法相結(jié)合的方法來分析陶瓷纖維隔熱氈的傳熱過程。據(jù)此方法，在表面熱環(huán)境

2、已知的情況下可得出導(dǎo)熱系數(shù)最小、隔熱性能最佳的陶瓷纖維隔熱氈配比。
　　 本文首先確定三種密度的陶瓷纖維在什么溫度下導(dǎo)熱系數(shù)最低。給出三種密度下當量導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度變化曲線，根據(jù)這些曲線的交點得出如下結(jié)論：溫度在0～405℃區(qū)域中變化時密度為96kg/m3的陶瓷纖維隔熱氈具有最低的當量導(dǎo)熱系數(shù)；溫度在405～553℃區(qū)域中變化時密度為128kg/m3的陶瓷纖維隔熱氈具有最低的當量導(dǎo)熱系數(shù)；溫度在553℃以上區(qū)域中變化時密度為160

3、kg/m3的陶瓷纖維隔熱氈具有最低的當量導(dǎo)熱系數(shù)。
　　 金屬熱防護系統(tǒng)陶瓷纖維隔熱氈的傳熱過程主要包括三部分：固相傳熱，對流傳熱和熱輻射。本文對三者的導(dǎo)熱系數(shù)分別進行推導(dǎo)，并仿照傅立葉定律的形式得出隔熱氈傳熱計算模型。在一維瞬態(tài)分析中，通過求解一維瞬態(tài)傳熱方程可得出每一厚度下，溫度與時間的關(guān)系。最終得出整體導(dǎo)熱系數(shù)最低時三種不同密度隔熱氈的厚度：密度為160kg/m3的隔熱氈厚度為0.0395m；密度為128kg/m3的隔熱氈