多孔隔熱材料內壓響應的影響因素分析

黃 飛，程曉麗，俞繼軍，姜貴慶

(中國航天空氣動力技術研究院，北京 100074)

0 引言

新型高超聲速飛行器要經歷長時間的氣動加熱環境，在材料非燒蝕的要求下，對飛行器的隔熱性能模擬提出了更高的要求。目前，隨著多相復合材料傳熱機制研究的不斷深入，材料的隔熱性能也相應的得到大幅度提高。多相隔熱材料是利用空氣分子在低壓下碰撞頻率的降低來實現材料整體的良好隔熱性能。如當空氣足夠稀薄時，可以近似認為是不存在傳導導熱的，因此在材料中引入多空隙結構，并降低組成纖維的尺寸大小，可以有效地提高材料的隔熱性能。現有研究結果表明具有多孔結構、密度較低、由纖維或顆粒組成的多相材料在飛行器的隔熱設計中具有良好的應用前景，可以有效發揮阻斷或者延緩熱量傳遞的功能。

多孔隔熱材料存在明顯的微納米高孔隙結構特征(圖1)，其熱導率對壓力的響應非常敏感［1］，因此了解材料內部壓力的響應過程和響應時間，對確定多孔隔熱材料的熱導率就顯得尤為重要，從現有研究手段來看多以實驗為主，在某一給定壓力環境下測出材料的等效熱導率，由于壓力響應時間的差異，很難提取響應過程中其隨環境壓力變化的經驗關系式，國內外許多學者開展了相關方面的研究工作［2－5］，然而將DSMC方法應用于材料內部壓力響應方面的研究工作還不多見。

基于此，文中在文獻［1］的研究基礎上進一步對孔隙率……