作者：陈连忠，欧东斌，高贺等著
页数：17,391页
出版社：科学出版社
出版日期：2020
ISBN：9787030653000
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内容简介
本书主要分八个章节, 第一章主要介绍电弧加热试验设施服务的对象 —— 高超声速飞行器的飞行热环境以及热防护结构类型、防热材料等。第二章介绍了电弧加热试验设施的核心设备, 包括各类典型的电弧加热器以及电弧风洞及其冷却水、真空、供电等辅助系统。第三章对高超声速飞行器热防护试验需要测量的参数及其测试方法进行了介绍。第四、五、六章分别对飞行器端头电弧加热试验技术、飞行器机身各典型部件的电弧加热试验技术、飞行器活动密封部件的特种试验技术、吸气式动力高超声速飞行器热防护试验技术进行了介绍。第七章介绍了最近几年新发展起来的新型热防护技术的地面试验方法。第八章简要介绍了高频感应加热、燃气流加热等其它试验设施。
目录
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
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
