整体式热防护结构防隔热性能分析与评估
一、课题背景
随着航天航空以及超高速飞行器的飞速发展，往返式的航天器的增多，而其关键子系统之一就是机身外部的整体式热防护系统。航天飞行器再入大气层时经受剧烈的气动加热，而整体式热防护系统可以保护机体及其内部人员设备安全。
传统意义上的航天飞行器承载结构和热防护结构是分开的，热防护结构是飞行器承载结构外的防热层，它的主要功能是将再入气动热量用各种途径加以耗散。热防护层除了维护自身完整外，并无其他承载作用。这种传统的隔热层在设计上具有严重的安全隐患。美国“哥伦比亚号”航天飞机的失事，就是由于隔热瓦脱落引起的。酿成悲剧的根本原因就是在于传统的热防护结构放热和承载相分离的特点，导致整个结构“外松内紧”。因此，由于传统的防热结构功能单一，不具备承载能力，已不适应当今航天器复杂工况的使用要求，面临淘汰。
因此，整体式热防护系统是当今航天领域的一大趋势。这样使热防护结构具有很好的防热性能的同时，还兼具优异的承载性能。本实验课题对整体式热防护系统的传热性能进行分析与评估，以支撑热防护体系防隔热性能的高效、高精度评估和综合性能的优化设计【1】。
二、国内外研究现状
美国对热防护系统的研究主要从三个方面和阶段进行，一是以NASA Ames
研究中心为代表的陶瓷材料整体式热防护系统、纤维毡的研究，并且这些研究成果已经应用到大的轨道器上，如航天飞机发现号、探索号等【2】；二是以NASA Langley研究中心为代表的第二代金属整体式热防护系统的研究，其研究结果应用到实验机X-33；三是NASA Ames研究中心正在进行新一代飞船式载人航天器“乘员探索飞行器”(CEV)热防护系统的早期研究工作，其中航天飞机所使用的陶瓷材料整体式热防护系统等热防护系统被列为“未来先进的热防护系统”的临时替补。
欧洲研究联合体(由法国、德国、意大利等组成)已经用自己研究的整体式热防护系统对再入飞行器HUYGENS，ARD和MIRKA进行布置并进行成功的再入飞行。最近几年，欧洲研究联合体开始提出智能型热防护系统(Smart TPS)的概念并作了初步研究。但是，除了零星的几篇文献外这些内部资料很难获得。
