免费论文：蜂窝夹层结构的应力与热性能分析

可重复使用的飞机在大气层中飞行时会受到空气动力加热，特别是在重新进入大气层时。气动加热相当严重，机翼和前缘的温度可达数千度。为了保障机载内部设备的正常使用和航天员安全返回，必须采用热防护结构进行防护。金属热保护系统是确保可重复使用航天器安全、快速、经济飞行的关键技术之一。目前，国外在这方面的研究较多，而国内在这方面的研究较少。在此，通过介绍MTPS的结构特点及国内外研究现状，指出尚未解决的问题，并对金属热保护系统的发展趋势进行预测。基于气动加热和蜂窝夹层结构上下面板的热辐射和芯层的热传导，利用经典的气动热计算公式和热传导和辐射定律，一个典型的热防护结构金属热建立了基于可变物性和气热条件的防护系统。 (MTPS) 蜂窝夹层结构温度场数学模型，采用数值计算过程，蜂窝板几种典型飞行工况下的温度场，蜂窝板不同位置的气动热流密度和温度，以及来流状态的影响在蜂窝板上进行了研究。气动热、结构几何参数和材料参数对蜂窝夹芯板热防护效果的影响。计算实例表明，靠近地面的气动热流密度较高，滞点附近的飞行器表面温度下降明显，然后趋于平缓。结构上面板的灰度化可以降低下面板的表面温度，增强蜂窝夹层结构的热防护能力。考虑到热传导和热辐射两种传热形式对蜂窝芯体温度场的耦合作用，同时基于MTPS蜂窝夹层结构芯体全灰体的假设，蜂窝核心温度是根据稳态热通量守恒建立的。场非线性将积分方程离散化后，通过数值方法得到方程组的数值解，计算结果与美国兰利研究中心的实验结果吻合较好。讨论了下面板、圆柱层灰度和蜂窝结构纵横比对结构温度场的影响。并根据得到的温度场，利用热弹性位移势函数和LOVE位移函数得到用贝塞尔函数表示的蜂窝芯层的热应力。计算结果表明，考虑芯层腔内辐射时，腔内温度在高度方向呈现明显的非线性变化，中段温度变化不大，两端变化剧烈。增加蜂窝结构的纵横比和芯层的灰度，可以有效降低结构的温度场。芯层两端的热应力较大，在壁厚方向具有明显的对称特征。

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