高超声速飞行器热防护电弧风洞气动加热试验技术

目录
丛书序
序
前言
第1章 热环境及热防护系统概述 /1
1.1 引言 /2
1.2 再入航天器类飞行器热环境及热防护系统 /2
1.2.1 高超声速飞行器的飞行轨道 /3
1.2.2 各种高超声速飞行器的热环境及其特点 /5
1.3 高超声速飞行器热防护概述 /8
1.3.1 防热结构的功能 /8
1.3.2 防热结构的类型和发展 /8
1.3.3 几种防热结构的基本原理、特点、设计与分析 /10
1.4 飞行器热防护地面考核试验方法 /19
1.4.1 高超声速飞行器气动加热机理 /19
1.4.2 高超声速飞行器气动加热地面试验方法 /21
符号表 /25
参考文献 /26
第2章 电弧气动加热试验设施 /27
2.1 管状电弧加热器 /29
2.1.1 发展史及国内外现状 /29
2.1.2 工作原理及结构特点 /30
2.1.3 性能特点 /33
2.1.4 相似规律 /37
2.2 叠片式电弧加热器 /40
2.2.1 发展史及国内外现状 /40
2.2.2 工作原理及结构特点 /42
2.2.3 性能参数及优缺点 /45
2.3 长分段式电弧加热器 /48
2.3.1 发展史及国内外现状 /48
2.3.2 工作原理及结构特点 /49
2.3.3 性能参数及优缺点 /50
2.4 交流电弧加热器 /52
2.4.1 发展史及国内外现状 /52
2.4.2 工作原理及结构特点 /54
2.4.3 性能参数及优缺点 /55
2.5 电弧风洞 /63
2.5.1 概述 /63
2.5.2 用途及特点 /64
2.5.3 国外典型设备 /66
2.5.4 电弧风洞工作原理 /69
2.5.5 电弧风洞试验程序 /70
2.6 电弧风洞本体部件组成及结构特点 /72
2.6.1 电弧加热器 /72
2.6.2 混合稳压室 /73
2.6.3 喷管 /73
2.6.4 试验段 /78
2.6.5 扩压段 /80
2.6.6 冷却器 /83
2.6.7 真空管道和挡板阀 /84
2.7 电弧风洞附属系统组成及特点 /85
2.7.1 供气系统 /85
2.7.2 供水系统 /88
2.7.3 真空系统 /91
2.7.4 供电系统 /94
2.7.5 控制系统 /98
2.7.6 测试系统 /104
2.8 小结 /106
符号表 /107
参考文献 /107
第3章 电弧加热试验参数测量 /110
3.1 热环境参数测量 /111
3.1.1 气流总焓 /111
3.1.2 模型表面热流密度 /116
3.1.3 压力 /124
3.1.4 气体流量 /127
3.1.5 等离子体参数诊断 /129
3.1.6 高温流场非平衡温度诊断 /135
3.1.7 高温流场及材料烧蚀组分浓度诊断 /137
3.1.8 基于LIF的电弧风洞自由流参数诊断 /141
3.2 热响应参数测量 /143
3.2.1 质量烧蚀率和线烧蚀率测量 /143
3.2.2 有效烧蚀焓和烧蚀热效率测量 /144
3.2.3 表面温度测量 /145
3.2.4 内部温度测量 /153
3.2.5 热应变测量 /156
3.2.6 烧蚀变形测量 /159
符号表 /166
参考文献 /166
第4章 端头烧蚀试验技术 /170
4.1 端头热环境分析 /170
4.1.1 尖锥弹道式端头热环境 /172
4.1.2 钝头升力式端头热环境 /178
4.2 端头烧蚀试验参数测量 /183
4.2.1 热流密度测量 /183
4.2.2 气流总焓测量 /191
4.2.3 驻点压力测量 /194
4.2.4 热流压力共同测量 /196
4.2.5 背面温度测量 /198
4.3 端头烧蚀试验模型外形 /200
4.3.1 平头圆柱外形表面热流密度分布 /200
4.3.2 球面圆柱外形表面热流密度分布 /201
4.3.3 等热流球面圆柱外形表面热流密度分布 /203
4.3.4 等热流外形球面系数验证 /206
4.4 端头烧蚀考核试验技术 /207
4.4.1 试验数据处理 /208
4.4.2 大气环境端头试验 /209
4.4.3 电弧风洞端头试验 /210
4.5 端头烧蚀外形测量技术 /214
符号表 /215
参考文献 /216
第5章 高超声速飞行器典型部位烧蚀试验技术 /217
5.1 大面积材料烧蚀试验技术 /217
5.1.1 超声速矩形喷管自由射流平板试验技术 /217
5.1.2 超声速钝楔试验技术 /229
5.1.3 半椭圆喷管试验技术 /232
5.2 湍流导管试验技术 /233
5.2.1 亚声速矩形湍流导管试验技术 /234
5.2.2 超声速矩形湍流导管试验技术 /237
5.3 包罩试验技术 /244
5.3.1 包罩试验技术分类 /245
5.3.2 常规亚声速包罩试验技术 /245
5.3.3 异型亚声速包罩试验技术 /253
5.4 舵轴气动加热试验技术 /257
5.4.1 整舱舵轴射流试验技术 /258
5.4.2 截短舵射流试验技术 /260
5.4.3 舵轴导管试验技术 /261
5.5 活动部件试验技术 /263
5.5.1 舱门部件气动热试验技术 /263
5.5.2 FLAP气动热试验技术 /266
符号表 /268
参考文献 /269
第6章 吸气式高超声速飞行器气动热防护试验技术 /271
6.1 吸气式高超声速飞行器简介 /271
6.2 尖锐前缘结构气动加热环境 /282
6.3 尖化前缘电弧风洞试验方法 /291
6.3.1 尖化前缘电弧风洞加热预估 /292
6.3.2 尖化前缘试验测试 /295
6.4 发动机主动热防护试验技术 /296
6.5 发动机被动热防护材料试验技术 /299
6.5.1 发动机壁面材料考核试验技术 /299
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 /304
6.5.3 电弧加热发动机燃烧室热结构直连式试验技术 /312
符号表 /316
参考文献 /316
第7章 新型热防护试验技术 /319
7.1 新一代高超声速飞行器热环境及热防护特性分析 /319
7.1.1 高超声速飞行器热环境特性分析 /319
7.1.2 高超声速飞行器热防护特性分析 /321
7.2 疏导式热防护试验技术 /322
7.2.1 疏导式热防护原理 /323
7.2.2 疏导式热防护试验方法 /325
7.2.3 疏导式热防护技术、模型及验证 /331
7.3 再生冷却热防护试验方法 /345
7.3.1 再生冷却原理 /345
7.3.2 再生冷却技术发展现状 /347
7.3.3 再生冷却工程化应用 /348
7.4 气膜冷却热防护试验方法 /349
7.4.1 气膜冷却原理 /349
7.4.2 气膜冷却技术研究现状 /351
7.4.3 气膜冷却技术在电弧风洞试验上的应用 /353
7.5 发汗冷却热防护试验方法 /359
7.5.1 发汗冷却原理 /359
7.5.2 发汗冷却技术国内外发展现状 /359
7.5.3 辐射加热发汗冷却技术试验验证 /365
符号表 /36
参考文献 /368
第8章 其他气流加热试验技术 /371
8.1 高频感应加热试验技术 /371
8.1.1 工作原理及系统组成 /371
8.1.2 特点及用途 /376
8.1.3 发展现状 /377
8.2 燃气流试验设备 /378
8.2.1 国内外现状 /378
8.2.2 工作原理 /380
8.2.3 结构特点 /381
8.2.4 用途及特点 /384
8.3 乙炔加热试验技术 /387
符号表 /389
参考文献 /390