V-型皱褶芯材一体化热防护系统热—力性能研究
发布时间：2022-01-23 15:15
热防护系统是高超声速飞行器的重要组成部分,其最主要的功能是保证在高超声速飞行气动加热环境下飞行器机体结构及内部人员、设备等处在安全的温度范围之内。传统热防护系统在设计过程中将飞行器的热防护和承载要求分开考虑,结构效率较低,安全性较差。一体化热防护系统在完成防热、隔热功能的前提下还具备承受机械载荷的能力,是高超声速飞行器热防护结构设计的发展趋势。皱褶芯材拓扑构型多样,设计参数众多,由其构成的夹层结构芯材与面板之间可形成开环连续空腔,既可填充轻质隔热材料用作被动隔热,又可通入冷却液进行主动冷却。本文围绕一种基于V-型皱褶芯材夹层板的一体化热防护结构,分别从被动隔热与主动冷却两个角度对其热-力性能进行了研究。皱褶芯材夹层板作为一种周期性胞元结构,可取出结构中单个胞元作为研究对象,基于均匀化理论对夹层板作二维等效处理,从而减少计算量。首先基于一阶剪切变形理论对V-型皱褶芯材夹层板进行二维等效,推导了等效板的本构关系;构建了V-型皱褶芯材夹层板胞元周期性边界条件,得到了等效拉伸、弯曲及耦合刚度系数;并结合剪切梁挠度公式获得了等效横向剪切刚度系数。通过对横向均布压力载荷作用下的三维夹层板模型与二维...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不同种类的飞行器热防护系统
V-型皱褶芯材一体化热防护系统热-力性能研究主要的功能是保证飞行器机体结构及内部人员、设备等在范围之内。宙飞船只能按照预定的再入轨道飞行，而不具备机动能力蚀热防护系统，如图 1.2 所示为 Apollo 宇宙飞船的烧蚀热短的时间内承受极高的热流。当飞船进入大气层时，防热的损失，进而吸收并带走大量的热，阻止了热量向结构内结构的目的。此类热防护系统技术成熟，然而在热防护层能重复使用，且重量较大，不适合大面积采用，因此限制
(b) 航天飞机表面热防护材料分布图 1.3 典型航天飞机热防护系统而，这类陶瓷隔热瓦热防护系统脆性大、抗损伤能力较差，如图 1.4 所示为起飞阶段由于外挂燃料箱绝缘泡沫脱落撞击所导致的隔热瓦破损。此外，航维护成本高，更换周期长，因此无法满足未来高超声速飞行任务的需求[3]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Material Properties and Mold Folded Core Based on Ultra-violet Cured Resins[J]. Wang Zhijin,Valentin Khaliulin,Vitality Kovalev,Oskar Khamidullin. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2016(05)
[2]Development of Composite Cellular Cores for Sandwich Panels Based on Folded Polar Quadra-Structures[J]. Valentin Khaliulin,Wang Zhijin,Elena Gershtein. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2016(05)
[3]铝合金折叠夹层结构的冲压成形工艺[J]. 段春争,徐振. 锻压技术. 2015(09)
[4]M-型皱褶芯材夹层板吸能性能研究[J]. 周华志,王志瑾. 航空学报. 2016(02)
[5]热防护设计分析技术发展中的新概念与新趋势[J]. 杨强,解维华,彭祖军,孟松鹤,杜善义. 航空学报. 2015(09)
[6]两种不同通道内周期性充分发展流动换热的模拟研究[J]. 李凌,主苏苏,刘建国. 上海理工大学学报. 2015(01)
[7]Comparison of Thermo-Structural Responses for Integrated Thermal Protection Panels with Different Corrugated Core Configurations[J]. Shu-Yuan Zhao,Jian-Jun Li,Xiao-Dong He. Journal of Harbin Institute of Technology. 2013(06)
[8]一体化热防护技术现状和发展趋势[J]. 孟松鹤,杨强,霍施宇,解维华. 宇航学报. 2013(10)
[9]改进V-型复合材料褶皱夹芯结构的制备及压缩性能[J]. 丛立新,孙雨果,高亮,陈鹏. 复合材料学报. 2014(02)
[10]新型一体化热防护系统热力分析与试验研究[J]. 解维华,霍施宇,杨强,杜翀,孟松鹤,韩杰才. 航空学报. 2013(09)
博士论文
[1]多功能复合点阵夹芯结构主动换热及优化设计[D]. 高亮.哈尔滨工业大学 2014
[2]多目标优化方法及其在高超声速试飞器系统中的应用研究[D]. 范培蕾.国防科学技术大学 2009
[3]多孔材料传热特性分析与散热结构优化设计[D]. 张永存.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]一体化热防护结构的快速设计及优化方法研究[D]. 张栖诚.南京航空航天大学 2016
[2]褶皱夹芯结构的基本力学性能研究[D]. 任永锋.哈尔滨工业大学 2014
[3]一体化热防护系统设计与综合效能评估方法研究[D]. 杨强.哈尔滨工业大学 2013
[4]新型空天飞行器与热防护系统设计[D]. 黄盛.南京航空航天大学 2012
[5]轻质夹层复合结构稳定性及冲击性能分析[D]. 李毅.西北工业大学 2007
[6]金属皱褶芯材夹层板的热力学性能研究[D]. 徐庆华.南京航空航天大学 2006
[7]皱褶夹芯板基本热力学性能研究[D]. 张辉.南京航空航天大学 2005
本文编号：3604617
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不同种类的飞行器热防护系统
V-型皱褶芯材一体化热防护系统热-力性能研究主要的功能是保证飞行器机体结构及内部人员、设备等在范围之内。宙飞船只能按照预定的再入轨道飞行，而不具备机动能力蚀热防护系统，如图 1.2 所示为 Apollo 宇宙飞船的烧蚀热短的时间内承受极高的热流。当飞船进入大气层时，防热的损失，进而吸收并带走大量的热，阻止了热量向结构内结构的目的。此类热防护系统技术成熟，然而在热防护层能重复使用，且重量较大，不适合大面积采用，因此限制
(b) 航天飞机表面热防护材料分布图 1.3 典型航天飞机热防护系统而，这类陶瓷隔热瓦热防护系统脆性大、抗损伤能力较差，如图 1.4 所示为起飞阶段由于外挂燃料箱绝缘泡沫脱落撞击所导致的隔热瓦破损。此外，航维护成本高，更换周期长，因此无法满足未来高超声速飞行任务的需求[3]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Material Properties and Mold Folded Core Based on Ultra-violet Cured Resins[J]. Wang Zhijin,Valentin Khaliulin,Vitality Kovalev,Oskar Khamidullin. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2016(05)
[2]Development of Composite Cellular Cores for Sandwich Panels Based on Folded Polar Quadra-Structures[J]. Valentin Khaliulin,Wang Zhijin,Elena Gershtein. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2016(05)
[3]铝合金折叠夹层结构的冲压成形工艺[J]. 段春争,徐振. 锻压技术. 2015(09)
[4]M-型皱褶芯材夹层板吸能性能研究[J]. 周华志,王志瑾. 航空学报. 2016(02)
[5]热防护设计分析技术发展中的新概念与新趋势[J]. 杨强,解维华,彭祖军,孟松鹤,杜善义. 航空学报. 2015(09)
[6]两种不同通道内周期性充分发展流动换热的模拟研究[J]. 李凌,主苏苏,刘建国. 上海理工大学学报. 2015(01)
[7]Comparison of Thermo-Structural Responses for Integrated Thermal Protection Panels with Different Corrugated Core Configurations[J]. Shu-Yuan Zhao,Jian-Jun Li,Xiao-Dong He. Journal of Harbin Institute of Technology. 2013(06)
[8]一体化热防护技术现状和发展趋势[J]. 孟松鹤,杨强,霍施宇,解维华. 宇航学报. 2013(10)
[9]改进V-型复合材料褶皱夹芯结构的制备及压缩性能[J]. 丛立新,孙雨果,高亮,陈鹏. 复合材料学报. 2014(02)
[10]新型一体化热防护系统热力分析与试验研究[J]. 解维华,霍施宇,杨强,杜翀,孟松鹤,韩杰才. 航空学报. 2013(09)
博士论文
[1]多功能复合点阵夹芯结构主动换热及优化设计[D]. 高亮.哈尔滨工业大学 2014
[2]多目标优化方法及其在高超声速试飞器系统中的应用研究[D]. 范培蕾.国防科学技术大学 2009
[3]多孔材料传热特性分析与散热结构优化设计[D]. 张永存.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]一体化热防护结构的快速设计及优化方法研究[D]. 张栖诚.南京航空航天大学 2016
[2]褶皱夹芯结构的基本力学性能研究[D]. 任永锋.哈尔滨工业大学 2014
[3]一体化热防护系统设计与综合效能评估方法研究[D]. 杨强.哈尔滨工业大学 2013
[4]新型空天飞行器与热防护系统设计[D]. 黄盛.南京航空航天大学 2012
[5]轻质夹层复合结构稳定性及冲击性能分析[D]. 李毅.西北工业大学 2007
[6]金属皱褶芯材夹层板的热力学性能研究[D]. 徐庆华.南京航空航天大学 2006
[7]皱褶夹芯板基本热力学性能研究[D]. 张辉.南京航空航天大学 2005
本文编号：3604617
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