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目次
商品簡介
本書的主要目的是對我國目前電弧加熱試驗設施的能力和試驗技術、測試技術等方面進行系統的介紹，本書分為8個章節：第1章主要介紹電弧加熱試驗設施服務的對象――高超聲速飛行器的飛行熱環境以及熱防護系統；第2章介紹了電弧氣動加熱試驗設施；第3章對高超聲速飛行器熱防護試驗需要測量的參數及其測試方法進行了介紹；第4-6章分別對飛行器端頭電弧加熱試驗技術、飛行器典型部位燒蝕試驗技術和吸氣式高超聲速飛行器熱防護試驗技術進行了介紹；第7章介紹了最近幾年發展的新型熱防護技術；第8章簡要介紹了高頻感應加熱、燃氣流加熱等其他試驗設施。另外本書還收錄幾篇常用的電弧加熱試驗標準。
目次
目錄
叢書序
序
前言
第1章 熱環境及熱防護系統概述 /1
1.1 引言 /2
1.2 再入航天器類飛行器熱環境及熱防護系統 /2
1.2.1 高超聲速飛行器的飛行軌道 /3
1.2.2 各種高超聲速飛行器的熱環境及其特點 /5
1.3 高超聲速飛行器熱防護概述 /8
1.3.1 防熱結構的功能 /8
1.3.2 防熱結構的類型和發展 /8
1.3.3 幾種防熱結構的基本原理、特點、設計與分析 /10
1.4 飛行器熱防護地面考核試驗方法 /19
1.4.1 高超聲速飛行器氣動加熱機理 /19
1.4.2 高超聲速飛行器氣動加熱地面試驗方法 /21
符號表 /25
參考文獻 /26
第2章 電弧氣動加熱試驗設施 /27
2.1 管狀電弧加熱器 /29
2.1.1 發展史及國內外現狀 /29
2.1.2 工作原理及結構特點 /30
2.1.3 性能特點 /33
2.1.4 相似規律 /37
2.2 疊片式電弧加熱器 /40
2.2.1 發展史及國內外現狀 /40
2.2.2 工作原理及結構特點 /42
2.2.3 性能參數及優缺點 /45
2.3 長分段式電弧加熱器 /48
2.3.1 發展史及國內外現狀 /48
2.3.2 工作原理及結構特點 /49
2.3.3 性能參數及優缺點 /50
2.4 交流電弧加熱器 /52
2.4.1 發展史及國內外現狀 /52
2.4.2 工作原理及結構特點 /54
2.4.3 性能參數及優缺點 /55
2.5 電弧風洞 /63
2.5.1 概述 /63
2.5.2 用途及特點 /64
2.5.3 國外典型設備 /66
2.5.4 電弧風洞工作原理 /69
2.5.5 電弧風洞試驗程序 /70
2.6 電弧風洞本體部件組成及結構特點 /72
2.6.1 電弧加熱器 /72
2.6.2 混合穩壓室 /73
2.6.3 噴管 /73
2.6.4 試驗段 /78
2.6.5 擴壓段 /80
2.6.6 冷卻器 /83
2.6.7 真空管道和擋板閥 /84
2.7 電弧風洞附屬系統組成及特點 /85
2.7.1 供氣系統 /85
2.7.2 供水系統 /88
2.7.3 真空系統 /91
2.7.4 供電系統 /94
2.7.5 控制系統 /98
2.7.6 測試系統 /104
2.8 小結 /106
符號表 /107
參考文獻 /107
第3章 電弧加熱試驗參數測量 /110
3.1 熱環境參數測量 /111
3.1.1 氣流總焓 /111
3.1.2 模型表面熱流密度 /116
3.1.3 壓力 /124
3.1.4 氣體流量 /127
3.1.5 等離子體參數診斷 /129
3.1.6 高溫流場非平衡溫度診斷 /135
3.1.7 高溫流場及材料燒蝕組分濃度診斷 /137
3.1.8 基於LIF的電弧風洞自由流參數診斷 /141
3.2 熱響應參數測量 /143
3.2.1 質量燒蝕率和線燒蝕率測量 /143
3.2.2 有效燒蝕焓和燒蝕熱效率測量 /144
3.2.3 表面溫度測量 /145
3.2.4 內部溫度測量 /153
3.2.5 熱應變測量 /156
3.2.6 燒蝕變形測量 /159
符號表 /166
參考文獻 /166
第4章 端頭燒蝕試驗技術 /170
4.1 端頭熱環境分析 /170
4.1.1 尖錐彈道式端頭熱環境 /172
4.1.2 鈍頭升力式端頭熱環境 /178
4.2 端頭燒蝕試驗參數測量 /183
4.2.1 熱流密度測量 /183
4.2.2 氣流總焓測量 /191
4.2.3 駐點壓力測量 /194
4.2.4 熱流壓力共同測量 /196
4.2.5 背面溫度測量 /198
4.3 端頭燒蝕試驗模型外形 /200
4.3.1 平頭圓柱外形表面熱流密度分佈 /200
4.3.2 球面圓柱外形表面熱流密度分佈 /201
4.3.3 等熱流球面圓柱外形表面熱流密度分佈 /203
4.3.4 等熱流外形球面係數驗證 /206
4.4 端頭燒蝕考核試驗技術 /207
4.4.1 試驗數據處理 /208
4.4.2 大氣環境端頭試驗 /209
4.4.3 電弧風洞端頭試驗 /210
4.5 端頭燒蝕外形測量技術 /214
符號表 /215
參考文獻 /216
第5章 高超聲速飛行器典型部位燒蝕試驗技術 /217
5.1 大面積材料燒蝕試驗技術 /217
5.1.1 超聲速矩形噴管自由射流平板試驗技術 /217
5.1.2 超聲速鈍楔試驗技術 /229
5.1.3 半橢圓噴管試驗技術 /232
5.2 湍流導管試驗技術 /233
5.2.1 亞聲速矩形湍流導管試驗技術 /234
5.2.2 超聲速矩形湍流導管試驗技術 /237
5.3 包罩試驗技術 /244
5.3.1 包罩試驗技術分類 /245
5.3.2 常規亞聲速包罩試驗技術 /245
5.3.3 異型亞聲速包罩試驗技術 /253
5.4 舵軸氣動加熱試驗技術 /257
5.4.1 整艙舵軸射流試驗技術 /258
5.4.2 截短舵射流試驗技術 /260
5.4.3 舵軸導管試驗技術 /261
5.5 活動部件試驗技術 /263
5.5.1 艙門部件氣動熱試驗技術 /263
5.5.2 FLAP氣動熱試驗技術 /266
符號表 /268
參考文獻 /269
第6章 吸氣式高超聲速飛行器氣動熱防護試驗技術 /271
6.1 吸氣式高超聲速飛行器簡介 /271
6.2 尖銳前緣結構氣動加熱環境 /282
6.3 尖化前緣電弧風洞試驗方法 /291
6.3.1 尖化前緣電弧風洞加熱預估 /292
6.3.2 尖化前緣試驗測試 /295
6.4發動機主動熱防護試驗技術 /296
6.5 發動機被動熱防護材料試驗技術 /299
6.5.1 發動機壁面材料考核試驗技術 /299
6.5.2 發動機內部氣體組分對防熱材料氧化燒蝕的地面模擬技術 /304
6.5.3 電弧加熱發動機燃燒室熱結構直連式試驗技術 /312
符號表 /316
參考文獻 /316
第7章 新型熱防護試驗技術 /319
7.1 新一代高超聲速飛行器熱環境及熱防護特性分析 /319
7.1.1 高超聲速飛行器熱環境特性分析 /319
7.1.2 高超聲速飛行器熱防護特性分析 /321
7.2 疏導式熱防護試驗技術 /322
7.2.1 疏導式熱防護原理 /323
7.2.2 疏導式熱防護試驗方法 /325
7.2.3 疏導式熱防護技術、模型及驗證 /331
7.3 再生冷卻熱防護試驗方法 /345
7.3.1 再生冷卻原理 /345
7.3.2 再生冷卻技術發展現狀 /347
7.3.3 再生冷卻工程化應用 /348
7.4 氣膜冷卻熱防護試驗方法 /349
7.4.1 氣膜冷卻原理 /349
7.4.2 氣膜冷卻技術研究現狀 /351
7.4.3 氣膜冷卻技術在電弧風洞試驗上的應用 /353
7.5 發汗冷卻熱防護試驗方法 /359
7.5.1 發汗冷卻原理 /359
7.5.2 發汗冷卻技術國內外發展現狀 /359
7.5.3 輻射加熱發汗冷卻技術試驗驗證 /365
符號表 /36
參考文獻 /368
第8章 其他氣流加熱試驗技術 /371
8.1 高頻感應加熱試驗技術 /371
8.1.1 工作原理及系統組成 /371
8.1.2 特點及用途 /376
8.1.3 發展現狀 /377
8.2 燃氣流試驗設備 /378
8.2.1 國內外現狀 /378
8.2.2 工作原理 /380
8.2.3 結構特點 /381
8.2.4 用途及特點 /384
8.3 乙炔加熱試驗技術 /387
符號表 /389
參考文獻 /390
叢書序
序
前言
第1章 熱環境及熱防護系統概述 /1
1.1 引言 /2
1.2 再入航天器類飛行器熱環境及熱防護系統 /2
1.2.1 高超聲速飛行器的飛行軌道 /3
1.2.2 各種高超聲速飛行器的熱環境及其特點 /5
1.3 高超聲速飛行器熱防護概述 /8
1.3.1 防熱結構的功能 /8
1.3.2 防熱結構的類型和發展 /8
1.3.3 幾種防熱結構的基本原理、特點、設計與分析 /10
1.4 飛行器熱防護地面考核試驗方法 /19
1.4.1 高超聲速飛行器氣動加熱機理 /19
1.4.2 高超聲速飛行器氣動加熱地面試驗方法 /21
符號表 /25
參考文獻 /26
第2章 電弧氣動加熱試驗設施 /27
2.1 管狀電弧加熱器 /29
2.1.1 發展史及國內外現狀 /29
2.1.2 工作原理及結構特點 /30
2.1.3 性能特點 /33
2.1.4 相似規律 /37
2.2 疊片式電弧加熱器 /40
2.2.1 發展史及國內外現狀 /40
2.2.2 工作原理及結構特點 /42
2.2.3 性能參數及優缺點 /45
2.3 長分段式電弧加熱器 /48
2.3.1 發展史及國內外現狀 /48
2.3.2 工作原理及結構特點 /49
2.3.3 性能參數及優缺點 /50
2.4 交流電弧加熱器 /52
2.4.1 發展史及國內外現狀 /52
2.4.2 工作原理及結構特點 /54
2.4.3 性能參數及優缺點 /55
2.5 電弧風洞 /63
2.5.1 概述 /63
2.5.2 用途及特點 /64
2.5.3 國外典型設備 /66
2.5.4 電弧風洞工作原理 /69
2.5.5 電弧風洞試驗程序 /70
2.6 電弧風洞本體部件組成及結構特點 /72
2.6.1 電弧加熱器 /72
2.6.2 混合穩壓室 /73
2.6.3 噴管 /73
2.6.4 試驗段 /78
2.6.5 擴壓段 /80
2.6.6 冷卻器 /83
2.6.7 真空管道和擋板閥 /84
2.7 電弧風洞附屬系統組成及特點 /85
2.7.1 供氣系統 /85
2.7.2 供水系統 /88
2.7.3 真空系統 /91
2.7.4 供電系統 /94
2.7.5 控制系統 /98
2.7.6 測試系統 /104
2.8 小結 /106
符號表 /107
參考文獻 /107
第3章 電弧加熱試驗參數測量 /110
3.1 熱環境參數測量 /111
3.1.1 氣流總焓 /111
3.1.2 模型表面熱流密度 /116
3.1.3 壓力 /124
3.1.4 氣體流量 /127
3.1.5 等離子體參數診斷 /129
3.1.6 高溫流場非平衡溫度診斷 /135
3.1.7 高溫流場及材料燒蝕組分濃度診斷 /137
3.1.8 基於LIF的電弧風洞自由流參數診斷 /141
3.2 熱響應參數測量 /143
3.2.1 質量燒蝕率和線燒蝕率測量 /143
3.2.2 有效燒蝕焓和燒蝕熱效率測量 /144
3.2.3 表面溫度測量 /145
3.2.4 內部溫度測量 /153
3.2.5 熱應變測量 /156
3.2.6 燒蝕變形測量 /159
符號表 /166
參考文獻 /166
第4章 端頭燒蝕試驗技術 /170
4.1 端頭熱環境分析 /170
4.1.1 尖錐彈道式端頭熱環境 /172
4.1.2 鈍頭升力式端頭熱環境 /178
4.2 端頭燒蝕試驗參數測量 /183
4.2.1 熱流密度測量 /183
4.2.2 氣流總焓測量 /191
4.2.3 駐點壓力測量 /194
4.2.4 熱流壓力共同測量 /196
4.2.5 背面溫度測量 /198
4.3 端頭燒蝕試驗模型外形 /200
4.3.1 平頭圓柱外形表面熱流密度分佈 /200
4.3.2 球面圓柱外形表面熱流密度分佈 /201
4.3.3 等熱流球面圓柱外形表面熱流密度分佈 /203
4.3.4 等熱流外形球面係數驗證 /206
4.4 端頭燒蝕考核試驗技術 /207
4.4.1 試驗數據處理 /208
4.4.2 大氣環境端頭試驗 /209
4.4.3 電弧風洞端頭試驗 /210
4.5 端頭燒蝕外形測量技術 /214
符號表 /215
參考文獻 /216
第5章 高超聲速飛行器典型部位燒蝕試驗技術 /217
5.1 大面積材料燒蝕試驗技術 /217
5.1.1 超聲速矩形噴管自由射流平板試驗技術 /217
5.1.2 超聲速鈍楔試驗技術 /229
5.1.3 半橢圓噴管試驗技術 /232
5.2 湍流導管試驗技術 /233
5.2.1 亞聲速矩形湍流導管試驗技術 /234
5.2.2 超聲速矩形湍流導管試驗技術 /237
5.3 包罩試驗技術 /244
5.3.1 包罩試驗技術分類 /245
5.3.2 常規亞聲速包罩試驗技術 /245
5.3.3 異型亞聲速包罩試驗技術 /253
5.4 舵軸氣動加熱試驗技術 /257
5.4.1 整艙舵軸射流試驗技術 /258
5.4.2 截短舵射流試驗技術 /260
5.4.3 舵軸導管試驗技術 /261
5.5 活動部件試驗技術 /263
5.5.1 艙門部件氣動熱試驗技術 /263
5.5.2 FLAP氣動熱試驗技術 /266
符號表 /268
參考文獻 /269
第6章 吸氣式高超聲速飛行器氣動熱防護試驗技術 /271
6.1 吸氣式高超聲速飛行器簡介 /271
6.2 尖銳前緣結構氣動加熱環境 /282
6.3 尖化前緣電弧風洞試驗方法 /291
6.3.1 尖化前緣電弧風洞加熱預估 /292
6.3.2 尖化前緣試驗測試 /295
6.4發動機主動熱防護試驗技術 /296
6.5 發動機被動熱防護材料試驗技術 /299
6.5.1 發動機壁面材料考核試驗技術 /299
6.5.2 發動機內部氣體組分對防熱材料氧化燒蝕的地面模擬技術 /304
6.5.3 電弧加熱發動機燃燒室熱結構直連式試驗技術 /312
符號表 /316
參考文獻 /316
第7章 新型熱防護試驗技術 /319
7.1 新一代高超聲速飛行器熱環境及熱防護特性分析 /319
7.1.1 高超聲速飛行器熱環境特性分析 /319
7.1.2 高超聲速飛行器熱防護特性分析 /321
7.2 疏導式熱防護試驗技術 /322
7.2.1 疏導式熱防護原理 /323
7.2.2 疏導式熱防護試驗方法 /325
7.2.3 疏導式熱防護技術、模型及驗證 /331
7.3 再生冷卻熱防護試驗方法 /345
7.3.1 再生冷卻原理 /345
7.3.2 再生冷卻技術發展現狀 /347
7.3.3 再生冷卻工程化應用 /348
7.4 氣膜冷卻熱防護試驗方法 /349
7.4.1 氣膜冷卻原理 /349
7.4.2 氣膜冷卻技術研究現狀 /351
7.4.3 氣膜冷卻技術在電弧風洞試驗上的應用 /353
7.5 發汗冷卻熱防護試驗方法 /359
7.5.1 發汗冷卻原理 /359
7.5.2 發汗冷卻技術國內外發展現狀 /359
7.5.3 輻射加熱發汗冷卻技術試驗驗證 /365
符號表 /36
參考文獻 /368
第8章 其他氣流加熱試驗技術 /371
8.1 高頻感應加熱試驗技術 /371
8.1.1 工作原理及系統組成 /371
8.1.2 特點及用途 /376
8.1.3 發展現狀 /377
8.2 燃氣流試驗設備 /378
8.2.1 國內外現狀 /378
8.2.2 工作原理 /380
8.2.3 結構特點 /381
8.2.4 用途及特點 /384
8.3 乙炔加熱試驗技術 /387
符號表 /389
參考文獻 /390
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