飞行器用防热材料的研究进展

黄竑翔,王 峰,贺智勇,王晓波

(1.钢铁研究总院，北京 100081；2.中国钢研科技集团有限公司，北京 100081)

0 引 言

随着航空航天领域的快速发展，飞行器飞行速度的不断提升，如高超音速飞行器的速度早已超过5 km/h，美国的X-43A甚至可达到9.68 km/h的超高速度[1]。飞行器在飞行过程中会与大气发生剧烈摩擦，产生大量的热，在高超音速状态下飞行器表面温度可达1 000 ℃以上，不仅会对飞行器表面造成剧烈的热损伤，严重时还会烧毁飞行器。这就需要对飞行器表面进行防热处理来减少高温对飞行器基体的影响，保证其在高温气动环境下正常工作，因此对飞行器进行防热处理至关重要。

当前，一般是在飞行器表面添加防热材料来进行防热处理。其防热原理是将防热材料复合于飞行器基体表面，在飞行器飞行时防热材料会以升华或对流等方式把产生的大量摩擦热散发到飞行空间中，因此传递到飞行器表面的热量就大大减少，从而降低飞行器基体的表面温度。

近年来，飞行器对防热材料的要求主要有以下两点：(1)可重复使用[2]。由于在工作条件下飞行器防热材料面临着巨大的气动和热流影响，对可重复利用的防热材料的隔热性能、抗烧蚀性能和力学性能的要求要远高于目前的一次性防热材料。该类材料的发展方向为使用二氧化锆纤维、莫来石纤维等耐高温纤维作为基体制备的一体化防热材料。(2)超高温防热[3]。飞行器飞行过程中，进气道、燃烧室等部位的温度极高，最高温度可达2 327 ℃以上，此高温下现有的防热材料很难满足要求。……