航空学报 > 2026, Vol. 47 Issue (12): 432866-432866   doi: 10.7527/S1000-6893.2025.32866

融合多源数据的防热多孔材料渗透率预测方法

辛炜华1,2, 田宇豪1, 张起鸣1, 郭京辉1(), 林贵平3   

  1. 1.北京航空航天大学 航空科学与工程学院,北京 100191
    2.北京航空航天大学 宇航学院,北京 100191
    3.北京航空航天大学 国际创新研究院,杭州 311115
  • 收稿日期:2025-09-30 修回日期:2025-11-04 接受日期:2025-11-26 出版日期:2026-01-12 发布日期:2026-01-09
  • 通讯作者: 郭京辉 E-mail:guojinghui@buaa.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(12572380);中央高校基本科研业务费专项资金(501XYGG2025105029)

http://hkxb.buaa.edu.cn hkxb@buaa.edu.cn

  • Received:2025-09-30 Revised:2025-11-04 Accepted:2025-11-26 Online:2026-01-12 Published:2026-01-09

摘要:

烧蚀热防护是高超声速飞行器重要的热防护手段,热解炭化防热多孔材料是一种烧蚀性热防护材料,其渗透率对输运特性有着显著影响。针对防热多孔材料渗透率公式中经验系数难以获取的问题,构建了包含材料微观结构图像、宏观结构特征参数(最大流与分形维数)的多源异构数据集,采用直接蒙特卡洛模拟粒子类方法计算微结构渗透率,并在此基础上提出了3种基于多源异构数据融合策略的渗透率预测方法:基于决策层的融合策略、基于特征直接拼接的融合策略和基于跨模态注意力机制的融合策略。比较3种不同融合策略的模型预测性能,由于基于跨模态注意力机制的融合策略能够捕捉图像卷积特征与结构特征参数之间的关系,动态调整图像卷积特征与结构特征参数之间的权值,其模型预测效果最优,在预测集上决定系数为0.949 7,平均绝对百分比误差为5.29%,且与单源数据驱动的渗透率预测模型相比,决定系数提高了6%,平均绝对百分比误差下降了41%,能够高效准确地对渗透率进行预测,为实际高超声速飞行器热防护结构精细化设计提供技术支持。

关键词: 防热多孔材料, 多源异构数据融合, 渗透率, 深度学习, 多尺度表征

中图分类号: