設(shè)計(jì)了一套隔熱材料高溫(>1200℃)隔熱效果的測(cè)試裝置，可對(duì)隔熱材料進(jìn)行快速、低成本的有效測(cè)試和篩選。采用本裝置在材料熱面中心溫度為1 600℃±10℃時(shí)，考察了碳／酚醛復(fù)合材料和2r02纖維板材料背部升溫歷程，評(píng)價(jià)了2種材料的隔熱性能，并采用有限差分法數(shù)值模擬了Zroo纖維板材料背部升溫歷程，預(yù)測(cè)其有效導(dǎo)熱系數(shù)。研究表明，在加熱初期400 s時(shí)間內(nèi)，碳／酚醛復(fù)合材料的隔熱性能優(yōu)于2rO2纖維板的隔熱性能，后期則相反；ZrO2纖維板的隔熱性能與體積密度有關(guān)，有效導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而非線性地增大。

      高超音速航天器再入時(shí)，將受到嚴(yán)重的氣動(dòng)加熱，為避免機(jī)身再人時(shí)不被氣動(dòng)熱焚毀，保證內(nèi)部器件在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)正常工作，需要采用高效隔熱材料與技術(shù)，阻止外部熱量向結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳遞。現(xiàn)有的高溫隔熱材料有相變隔熱材料、無(wú)機(jī)纖維多孔材料、顆粒型隔熱材料等多種材料。多孔材料ZrO2纖維板和相變隔熱材料碳／酚醛復(fù)合材料耐溫高、質(zhì)量輕、可靠性好，逐漸成為輕質(zhì)化結(jié)構(gòu)和防熱結(jié)構(gòu)的主要材料。

      考察上述材料的隔熱性能，常規(guī)的方法有靜態(tài)熱導(dǎo)率測(cè)試和動(dòng)態(tài)隔熱性能測(cè)試，分別以熱導(dǎo)率和材料熱面在一定的溫度作用下的冷面溫升作為評(píng)價(jià)材料隔熱性能的指標(biāo)。但對(duì)于隔熱材料高溫隔熱性能的優(yōu)劣評(píng)定，必須創(chuàng)造符合這種料的使用環(huán)境，并且在此環(huán)境下進(jìn)行考核，通常是將隔熱材料附著于熱結(jié)構(gòu)材料上進(jìn)行整體系統(tǒng)的高超聲速風(fēng)洞測(cè)試。目前，國(guó)內(nèi)外擁有60余座高超聲速風(fēng)洞，而在國(guó)內(nèi)噴管出口直徑達(dá)到500 mm量級(jí)的高超聲速風(fēng)洞只有3座。采用高超聲速風(fēng)洞測(cè)試可以獲得材料較為全面的技術(shù)數(shù)據(jù)，但其具有明顯的不足，如價(jià)格昂貴、儀器復(fù)雜、能耗量巨大、測(cè)試成本昂貴等。另外國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)備的加熱運(yùn)行時(shí)間滿足不了長(zhǎng)時(shí)間飛行的新型飛行器的需求。以上不足大大限制了通過(guò)高超聲速風(fēng)洞試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)隔熱材料超常服役環(huán)境下的隔熱性能。

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