大面积超高温热防护材料与结构防热隔热机理与热力耦合效应研究

本项目研究大面积超高温热防护系统的传热隔热机理与热力耦合效应。将代表性体积单元和周期微结构的概念运用到非均匀热防护材料热力耦合研究中，在近空间飞行器服役的极端温度环境下，阐明热防护材料热传导与热辐射机理以及超高温强韧化机理。在分析方法研究中，不仅将解析与数值方法相结合，同时根据热学和力学基本原理，在计算目标量不变的条件下，对热力耦合问题与模型进行转换，改善控制方程的可解性，发展效率更高的分析方法以及与商用有限元程序的接口。发展超高温热环境的实验室模拟和热载实现的方法、超高温环境下材料的力学及热学性能测试方法，特别是进行小试件的性能测试技术研究，利用实验研究材料的微结构与宏观力学性能之间的关系。理论与实验相结合，发展超高温热防护系统材料与结构的一体化优化设计方法。本项研究不仅为近空间飞行器热防护系统的设计提供理论基础与设计计算方法，同时也促进与超高温热学耦合的固体力学发展。