西北工业大学 超高温结构复合材料国防科技重点实验室, 纤维增强轻质复合材料陕西省重点实验室, 西安 710072
新一代高超声速飞行器热端部件服役温度不断提高, 对表面防护涂层的相稳定性和抗烧蚀性能提出了更高的要求。本工作针对传统过渡金属氧化物ZrO2、HfO2涂层开展高熵化设计, 采用高温固相反应结合超音速大气等离子喷涂制备(Hf0.125Zr0.125Sm0.25Er0.25Y0.25)O2-δ(M1R3O)、(Hf0.2Zr0.2Sm0.2Er0.2Y0.2)O2-δ(M2R3O)、(Hf0.25Zr0.25- Sm0.167Er0.167Y0.167)O2-δ(M3R3O)三种高熵氧化物涂层, 探究稀土组元含量对高熵氧化物涂层的相结构演变规律、相稳定性以及抗烧蚀性能的影响。M2R3O涂层和M3R3O涂层呈现优异的相稳定性和抗烧蚀性能, 涂层经热流密度为2.38~2.40 MW/m2的氧-乙炔焰烧蚀后仍保持物相结构稳定, 未发生固溶体分解或析出稀土组元。其中M2R3O涂层循环烧蚀180 s后的质量烧蚀率与线烧蚀率分别为0.01 mg/s和-1.16 μm/s, 相比M1R3O涂层(0.09 mg/s、-1.34 μm/s)以及M3R3O涂层(0.02 mg/s、-4.51 μm/s), 分别降低了88.9%、13.4%以及50.0%、74.3%, 表现出最优异的抗烧蚀性能。M2R3O涂层的抗烧蚀性能优异归因于其兼具较高的熔点(>2200 ℃)和较低的热导率((1.07±0.09) W/(m·K)), 使其有效防护内部的SiC过渡层以及C/C复合材料免受氧化损伤, 避免了界面SiO2相形成所导致的界面开裂。
高熵陶瓷 过渡金属氧化物 热喷涂 热防护涂层 抗烧蚀 C/C复合材料 high-entropy ceramic transition metal oxide thermal spray thermal protection coating ablation resistance C/C composite
1 中国空气动力研究与发展中心高超声速冲压发动机技术重点实验室，四川 绵阳 621000
2 北京工业大学材料与制造学部高功率及超快激光先进制造实验室，北京 100124
主动热防护构件作为航空航天领域的重要结构，光纤激光焊接是该类结构的优选制造工艺。苛刻的服役环境对焊缝成形、表面保护及气孔缺陷提出了很高的综合要求。基于侧吹保护的光纤激光非穿透深熔焊接工艺试验，采用超景深显微镜、数字RT检测及灰度处理等设备及方法，系统分析光气间距、气体输送角度、保护气输出长度及气体流量等参数对焊缝成形、焊缝保护效果及气孔的影响规律。结果表明，保护气流量及光气间距对焊缝形貌及气孔率影响较大，正值光气间距参数下焊缝气孔率较低，气孔率同保护气流量正相关。基于优化的气体保护参数，优化了喷嘴结构，实现了主动热防护凹槽三维构件的激光焊接制造，并通过台架测试。
光纤激光 主动热防护结构 侧吹保护 焊缝形貌 气孔缺欠 fiber laser active thermal protection structure side-blow protection weld morphology porosity defect
强激光与粒子束
2020, 32(3): 031003
热学超材料是超材料家族的新成员，从一开始就备受瞩目，尤其近年来得到迅猛发展。本文以热学超材料关键技术为主线，着眼于坐标变换的基本理论和先进超材料的新奇性质，综述了近年来热学超材料的研究进展，重点关注其在热隐身、热防护、热管理和热信息等方面的应用前景。基于热学超材料的研究现状和发展趋势，进行了系统性的分类梳理，分析和归纳了近年来相关研究的内容与特色，给出了未来热学超材料在隐身、热管理、信息等领域的研究展望。
热学超材料 热隐身 热防护 热管理 热信息 thermal metamaterial thermal cloaking thermal protection thermal management thermal information
1 中国空空导弹研究院， 河南 洛阳 471009
2 航空制导武器航空科技重点实验室， 河南 洛阳 471009
在红外末制导导弹高速飞行过程中，侧窗与大气产生剧烈摩擦，引起气动加热效应。随着导弹速度的提高，气动加热对探测性能的负面影响越来越明显。针对这一问题，对超音速导弹导引头平板侧窗的喷流技术的进行了理论建模；采用计算流体动力学( CFD)仿真的方法，分析了侧窗外表面的气动热流场变化；探讨了通过对侧窗外表面进行喷流的措施改变温度场分布的技术。研究结果表明：该技术能够有效地降低侧窗气动热影响，抑制红外成像热背景干扰，提升了导引头在高速飞行过程中的探测性能。
热防护 气动加热 导引头侧窗 侧窗喷流 thermal protection aerodynamic heating seeker side window side window jet
哈尔滨工业大学,自动化测试与控制系,黑龙江,哈尔滨,150001
为了解决金属防热瓦在连续加热过程中热边温度和发射率的测量问题,在基于辐射测温的参考温度数学模型的连续测量法中采用了一种新的发射率假设模型,并在此基础上提出了多波长数据处理方法.该方法假设材料的光谱发射率在选定的光谱处与温度有近似相同的线性关系,通过处理两个不同温度点处的多光谱测量数据以得到防热瓦真温及光谱发射率.使用多波长高速高温计测量了某种防热瓦在900～1300℃的温度范围内的辐射,并进行了数据处理.实验结果表明,只要温度估计初值与真实情况的误差在±200℃以内,即可得到较好的计算温度值和计算发射率值,测量不确定度在2%以内,说明此方法是测量金属防热瓦表面温度及发射率的可行方法.
金属热防护系统 多波长测温法 多波长高温计 辐射率测量
1 装备指挥技术学院,研究生院,北京,101416
2 装备指挥技术学院,基础部,北京,101416
基于激光推力器喷管热烧蚀因素分析,初步提出了反射式和吸收式两种喷管热防护方法,并相应设计了两种喷管.以10 kW级脉冲式CO2激光器为光源,三次反射激光推力器为对象,进行了两种方式下两种喷管的热防护初步实验研究.结果表明:两种喷管均发生不同程度烧蚀,与相对聚焦位置和激光作用时间有关;反射式热防护通过喷管光学表面对透射激光能量进行二次聚焦,以及良好的循环冷却,可能成为将来激光推力器喷管热防护的备选方案之一.
激光推力器 喷管 反射式热防护 吸收式热防护 烧蚀 强激光与粒子束
2006, 18(12): 1959
