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定 價：198 元
- 作者：李鋒
- 出版時間：2017/3/1
- ISBN：9787515912448
- 出 版 社：中國宇航出版社
- 中圖法分類：V444.3
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16開
本書系統(tǒng)闡述了疏導式熱防護的典型性能表征、結構特征及適用的條件，疏導式防熱的物理機制，復雜外形熱環(huán)境預測技術，高溫和超高溫熱管，以及熱防護試驗技術。內容具有較強的學術性和工程價值。
本書適合于從事疏導式熱防護的技術人員、科研人員及高等院校相關專
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航天液體推進技術是人類空間活動的基礎,其概念提出和理論
適應飛行器在大氣層中長程飛行要保持氣動外形不變的需求,近些年高超聲速飛行器
非燒蝕防熱受到了特別關注。本書介紹的疏導式熱防護就是這種新型非燒蝕防熱的一種有
效技術。它是在總結燒蝕式熱防護歷史作用和局限性的基礎上,根據(jù)新型高超聲速飛行器
的熱環(huán)境特點而提出的。它借助于熱疏導介質和高效隔熱材料的合理運用,在飛行器防熱
結構中建立了熱量定向流動機制,將復雜外形強加熱區(qū)的熱量導向低溫區(qū),限制熱量向飛
行器內部傳遞而擴大向外輻射散熱,從而達到外層不燒蝕、內部限溫升的熱防護目標。
第1章是概論,從高超聲速飛行器的熱障問題出發(fā),簡要敘述了從燒蝕到非燒蝕
熱防護技術的發(fā)展,進而介紹了疏導式熱防護概念的產生,及其物理機制和技術特點。熱
環(huán)境是熱防護設計的前提和依據(jù),第2章對復雜外形飛行器在大空域長程飛行所經歷的熱
環(huán)境,從數(shù)值模擬、工程計算兩個方面給出了有針對性的預測方法。同時還介紹了高超聲
速風洞的測量與對理論預測技術的驗證。第3章是本書的核心,在系統(tǒng)介紹快速傳熱、高
效隔熱、輻射散熱控制和表面抗氧化4個物理機制的基礎上,闡述了疏導式熱防護的基本
思想、理論特點和技術實現(xiàn)途徑,并舉例說明了熱疏導思想的應用。鑒于高溫熱管在疏導
式防熱技術實現(xiàn)中的重要性和在熱防護領域中應用的新穎性,并考慮到國內有關高溫熱管
資料的缺乏狀態(tài),本書第4章專門介紹了高溫熱管的工作原理、制作和應用。對于一個新
型熱防護理論與途徑的探索,必須有相應的試驗驗證,第5章在系統(tǒng)講述熱防護試驗模擬
技術、試驗與測試技術的基礎上,介紹了疏導式熱防護試驗條件的建立和驗證試驗的做法
與結果,該章內容也彌補了目前國內沒有熱防護試驗相關專著的不足。
本書是在國防973項目高超聲速飛行器疏導式熱防護機理與途徑研究研究成果的
基礎上集體創(chuàng)作而成的,李鋒為該項目的首席科學家,其他作者都是項目的研究者,主要
包括:第1章,李鋒,姜貴慶;第2章,程曉麗;第3章,俞繼軍;第4章,曲偉;第5
章,歐東斌、李廷林。李鋒、姜貴慶、李廷林對全書進行了統(tǒng)稿與審校。張學軍、畢志
獻、陳思員、羅曉光、鄧代英為本書的編撰提供了有價值的素材和資料;艾邦成、陳連忠
給予了重要的建議和支持;靳旭紅對全書圖表、文獻等進行了整理與標校。特別是童秉綱
院士除在項目研究中給予多方指導外,還為本書作序,對本書做出了客觀的評價與推薦。
在這些同志的共同努力下,本書得以順利出版,在此一并感謝!
作 者 |
李鋒，空氣動力學專家。現(xiàn)任中國空氣動力學會、中國航空學會、中國宇航學會常務理事，《氣體物理》雜志主編。獲國防或省部級科技進步獎16項，專利20項，公開發(fā)表論文100余篇。獲全國五一勞動獎章、國家高新工程一期突出貢獻者、首次月球探測工程突出貢獻者、航天十佳科技青年等榮譽。
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目 錄
第1章 概論 …………………………………………………………………………………… 1
1.1 高超聲速飛行器燒蝕熱防護的應用與局限 ………………………………………… 1
1.1.1 燒蝕熱防護的應用 ……………………………………………………………… 1
1.1.2 燒蝕熱防護的局限性 …………………………………………………………… 2
1.2 非燒蝕熱防護 ………………………………………………………………………… 3
1.2.1 新型高超聲速飛行器的熱環(huán)境特性 …………………………………………… 3
1.2.2 非燒蝕熱防護功能 ……………………………………………………………… 4
1.2.3 非燒蝕熱防護的飛行試驗嘗試與面臨的挑戰(zhàn) ………………………………… 5
1.3 疏導式熱防護 ………………………………………………………………………… 6
1.3.1 疏導式熱防護機制 ……………………………………………………………… 6
1.3.2 疏導式熱防護的結構特征 ……………………………………………………… 7
1.3.3 疏導式熱防護的典型性能表征 ………………………………………………… 7
1.3.4 疏導式熱防護的特點及適用的條件 …………………………………………… 8
參考文獻 …………………………………………………………………………………… 10
第2章 復雜外形熱環(huán)境預測技術 ………………………………………………………… 11
2.1 熱環(huán)境工程計算方法 ………………………………………………………………… 12
2.1.1 基于邊界層理論的熱流預測方法 ……………………………………………… 13
2.1.2 稀薄氣體效應對氣動加熱的影響 ……………………………………………… 27
2.2 熱環(huán)境數(shù)值模擬技術 ………………………………………………………………… 32
2.2.1 熱環(huán)境預測中的數(shù)值計算方法 ………………………………………………… 33
2.2.2 熱環(huán)境數(shù)值預測的后處理技術 ………………………………………………… 40
2.2.3 網格尺度的準則 ………………………………………………………………… 44
2.2.4 應用實例及展望 ………………………………………………………………… 49
2.3 風洞熱環(huán)境試驗技術 ………………………………………………………………… 51
2.3.1 薄膜熱電阻熱流測量方法 ……………………………………………………… 52
2.3.2 磷光熱圖熱流測量方法 ………………………………………………………… 57
2.3.3 紅外熱圖熱流測量試驗方法 …………………………………………………… 64
2.3.4 薄壁模型熱流測量試驗方法 …………………………………………………… 68
參考文獻 …………………………………………………………………………………… 71
第3章 疏導式防熱的物理機制 …………………………………………………………… 75
3.1 快速傳熱機制 ………………………………………………………………………… 75
3.1.1 快速傳熱的概念和表征 ………………………………………………………… 76
3.1.2 快速傳熱的材料和元件 ………………………………………………………… 78
3.1.3 接觸熱阻 ………………………………………………………………………… 80
3.1.4 快速傳熱預測技術及電加試驗驗證 …………………………………………… 83
3.1.5 快速傳熱效率的影響因素與分析 ……………………………………………… 89
3.2 高效隔熱機制 ………………………………………………………………………… 93
3.2.1 典型隔熱材料的制備與結構 …………………………………………………… 94
3.2.2 隔熱性能與影響因素 …………………………………………………………… 95
3.2.3 傳熱模型與模擬方法 …………………………………………………………… 99
3.2.4 高效隔熱材料相關參數(shù)的辨識方法 ………………………………………… 106
3.3 輻射散熱控制機制 ………………………………………………………………… 111
3.3.1 輻射散熱與疏導式熱防護 …………………………………………………… 111
3.3.2 輻射散熱性能的影響因素 …………………………………………………… 112
3.3.3 典型防熱材料表面的輻射特性 ……………………………………………… 116
3.3.4 疏導式熱防護輻射散熱控制機制 …………………………………………… 119
3.4 表面抗氧化機制 …………………………………………………………………… 122
3.4.1 材料高溫氧化性質概述 ……………………………………………………… 122
3.4.2 影響材料高溫抗氧化性能的因素及材料選取方法 ………………………… 123
3.4.3 典型復合材料的抗氧化性能預測技術 ……………………………………… 126
3.5 疏導式熱防護技術的應用 ………………………………………………………… 135
3.5.1 疏導式熱防護的技術特征和應用條件 ……………………………………… 136
3.5.2 疏導式熱防護技術的典型應用 ……………………………………………… 137
3.5.3 熱疏導思想在國外的探索與應用 …………………………………………… 144
參考文獻 …………………………………………………………………………………… 147
第4章 高溫和超高溫熱管 ………………………………………………………………… 151
4.1 熱管的概念 ………………………………………………………………………… 152
4.1.1 熱管的特性 …………………………………………………………………… 152
4.1.2 傳熱極限 ……………………………………………………………………… 156
4.1.3 工作流體 ……………………………………………………………………… 160
4.1.4 毛細芯 ………………………………………………………………………… 162
4.1.5 熱管分類 ……………………………………………………………………… 165
4.2 熱管的工作原理 …………………………………………………………………… 167
4.2.1 相與相變 ……………………………………………………………………… 168
4.2.2 表面力作用 …………………………………………………………………… 171
4.2.3 工質流動 ……………………………………………………………………… 178
4.2.4 轉換溫度 ……………………………………………………………………… 183
4.2.5 熱管啟動 ……………………………………………………………………… 184
4.3 熱管的制備和測試 ………………………………………………………………… 187
4.3.1 工藝流程 ……………………………………………………………………… 187
4.3.2 抗氧化涂層 …………………………………………………………………… 189
4.3.3 工質的保護充裝 ……………………………………………………………… 191
4.3.4 毛細芯泵吸能力試驗 ………………………………………………………… 194
4.3.5 高溫熱管試驗 ………………………………………………………………… 195
4.3.6 過載試驗 ……………………………………………………………………… 198
4.4 熱防護異形熱管 …………………………………………………………………… 201
4.4.1 工質的物性 …………………………………………………………………… 202
4.4.2 J和 V形熱管 ………………………………………………………… 204
4.4.3 翼前緣腔體熱管 ……………………………………………………………… 207
4.4.4 特點比較 ……………………………………………………………………… 209
參考文獻 …………………………………………………………………………………… 211
第5章 熱防護試驗技術 …………………………………………………………………… 216
5.1 熱防護試驗的特點和模擬 ………………………………………………………… 217
5.1.1 熱防護試驗的特點 …………………………………………………………… 217
5.1.2 熱環(huán)境模擬的參數(shù)選擇 ……………………………………………………… 219
5.1.3 熱響應特性的主要參數(shù) ……………………………………………………… 221
5.1.4 熱防護試驗的簡化 …………………………………………………………… 222
5.1.5 加熱方式選擇 ………………………………………………………………… 225
5.2 熱防護試驗技術和典型試驗 ……………………………………………………… 227
5.2.1 常用熱防護試驗技術 ………………………………………………………… 227
5.2.2 典型熱防護試驗 ……………………………………………………………… 234
5.2.3 其他熱防護試驗 ……………………………………………………………… 245
5.3 熱防護試驗的參數(shù)測量 …………………………………………………………… 247
5.3.1 熱環(huán)境參數(shù)測量 ……………………………………………………………… 247
5.3.2 熱響應參數(shù)測量 ……………………………………………………………… 253
5.4 疏導式熱防護試驗 ………………………………………………………………… 262
5.4.1 疏導式熱防護試驗條件的建立 ……………………………………………… 262
5.4.2 疏導式熱防護試驗模型 ……………………………………………………… 265
5.4.3 疏導式熱防護驗證試驗 ……………………………………………………… 267
參考文獻 …………………………………………………………………………………… 276 |
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