%A 吴大方, 任浩源, 王峰, 王怀涛 %T 航天飞行器轻质纳米材料高温隔热性能 %0 Journal Article %D 2018 %J 航空学报 %R 10.7527/S1000-6893.2017.21636 %P 221636-221636 %V 39 %N 4 %U {https://hkxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/article_17038.shtml} %8 2018-04-15 %X 纳米隔热材料是一种新型航天飞行器热防护材料。本文使用自行研制的高速飞行器热试验系统,对Al2O3纳米材料的高温隔热性能进行试验研究及数值计算,为高速航天器热防护系统的安全可靠性设计提供重要依据。研究结果表明,厚度仅为10 mm的Al2O3纳米材料板,当前表面温度为1 200℃时(1 800 s),前后表面的温度差高达880.9℃,后表面温度降低了73.4%,且隔热性能稳定。另外与某空天飞行器轻质陶瓷材料进行了隔热性能的对比试验,结果显示轻质陶瓷材料板的背壁温度要比Al2O3纳米材料板高56%。说明Al2O3纳米材料的高温隔热性能非常优异,在航天器和高超声速飞行器热防护中具有重要的应用价值。由扫描电镜(SEM)图像知,当温度超过1 200℃后,Al2O3纳米材料颗粒快速聚集生长,颗粒间的空洞尺寸显著增大,材料内部纤维出现熔融现象,裂纹数量增多、深度及宽度显著增大,影响材料表观导热率。另外,当温度高于1 200℃时,纳米材料板边界出现了较大的收缩变形和弯曲变形。基于试验结果可知,Al2O3纳米隔热材料应该在小于1 200℃的热环境中使用。