超高速流动气动热及壁面催化效应试验研究

摘要：

飞行器以近、超轨道速度进入或再入大气层时必须经受超高速流动环境的考验,强激波压缩产生的高焓气流会对飞行器造成剧烈的气动加热作用,此时气动热载荷的准确预测变得尤为困难.膨胀管/风洞是少数几种具备超高速流动模拟能力的地面设备之一,中国科学院力学研究所的JF-16膨胀风洞已成功获得了速度超过10 km/s的超高速试验气流,并在此基础上开展超高速流动气动热测量及壁面催化效应相关试验研究.在高温、强冲刷气流,微秒量级试验时间内,获得了近、超轨道速度气流条件下标准球模型的驻点热流结果,在试验气流总焓超过45 MJ/kg时,模型驻点热流试验测量结果超出了经验公式及CFD完全催化条件的预测值.同时,对表面镀有两种不同催化特性材料的标准球模型进行了对比试验,试验结果表明,催化壁面(Cu镀膜)比非催化壁面(Al2O3镀膜)的驻点热流率高出53.93％.数值分析表明,超高速流动模型驻点处在非催化条件下仍保留有22.5％的O原子和37.3％的N原子成分,而在完全催化条件下则全部复合成分子并引起热流显著增加,这一分析证实了试验结果与试验发现.

关键词：超高速、气动加热、膨胀风洞、壁面催化效应、热流率

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资助基金：国家自然科学基金批准号,11672308,11532014

在线出版日期：2020-10-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1095-1101