刘冬欢等：内置高导C/C材料的疏导式热防护结构防热效果 ·247· 50 100 150 200 x/mm 图7原理模型计算网格 Fig.7 Discretization of the computational model 60 40 温度/K:1000110012001300140015001600170018001900 20 -20 50 100 150 200 x/mm 图8内置高导C/C材料原理模型结构温度场 Fig.8 Temperature filed of the principal model with an embedded high thermal conductivity C/C material 60 温度/K:900105012001350150016501800195021002250 40 20 -20 50 100 150 200 x/mm 图9内置三维编织C/C材料模型结构温度场 Fig.9 Temperature filed of the model with an embedded three-dimensional braid C/C material 另一方面，从图10的比较可以看出，采用内置高 2400 导C/C材料的疏导式热防护之后，驻点温度由2345K 2200 ·内置高导CC材料 2000 。内置耐热C/汇材料 降低至1980K,而尾端温度由867K升至982K.这表 明疏导式热防护能有效地实现降低驻点温度的目标， 1800 1600 同时使得整个结构中的温度分布趋于均匀，从而可以 1400 大大降低由于温度梯度引起的热应力. 1200 基于疏导式热防护原理模型，针对其若干关键参 1000 数如高导材料热导率、耐热材料辐射系数、耐热层厚度 800 及界面接触热阻等，开展参数影响研究，分析其对热防 00.020.040.060.080.100.120.14 护效果的影响，计算结果如图11~图14所示. 轴向坐标Wm 从以上参数化计算结果可以看出，随着高导材料 图10内置高导C/C与普通C/C材料模型沿轴向温度分布的 热导率的增加，热量疏导的速度加快，因此驻点温度逐 比较 渐降低，当高导材料的热导率超过1500Wm1K-1之 Fig.10 Comparison of axial temperature between the models with the 后，再提高材料热导率对降低驻点温度的作用就不大 embedded high thermal conductivity C/C material and the embedded 了，当前工艺实现的高导材料的热导率基本上都在 ordinary C/C material 1000W·m·K左右.随着耐热材料辐射系数的增刘冬欢等: 内置高导 C/C 材料的疏导式热防护结构防热效果 图 7 原理模型计算网格 Fig． 7 Discretization of the computational model 图 8 内置高导 C /C 材料原理模型结构温度场 Fig． 8 Temperature filed of the principal model with an embedded high thermal conductivity C /C material 图 9 内置三维编织 C /C 材料模型结构温度场 Fig． 9 Temperature filed of the model with an embedded three-dimensional braid C /C material 图 10 内置高导 C /C 与普通 C /C 材料模型沿轴向温度分布的 比较 Fig． 10 Comparison of axial temperature between the models with the embedded high thermal conductivity C /C material and the embedded ordinary C /C material 另一方面，从图 10 的比较可以看出，采用内置高 导 C /C 材料的疏导式热防护之后，驻点温度由 2345 K 降低至 1980 K，而尾端温度由 867 K 升至 982 K． 这表 明疏导式热防护能有效地实现降低驻点温度的目标， 同时使得整个结构中的温度分布趋于均匀，从而可以 大大降低由于温度梯度引起的热应力． 基于疏导式热防护原理模型，针对其若干关键参 数如高导材料热导率、耐热材料辐射系数、耐热层厚度 及界面接触热阻等，开展参数影响研究，分析其对热防 护效果的影响，计算结果如图 11 ～ 图 14 所示． 从以上参数化计算结果可以看出，随着高导材料 热导率的增加，热量疏导的速度加快，因此驻点温度逐 渐降低，当高导材料的热导率超过 1500 W·m － 1·K － 1之 后，再提高材料热导率对降低驻点温度的作用就不大 了，当前工艺实现的高导材料的热导率基本上都在 1000 W·m － 1·K － 1 左右． 随着耐热材料辐射系数的增 · 742 ·