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摘要
高超声速飞行器在飞行过程中产生大量气动热，高效的隔热材料对保证其正常工作具有重要意义。本文基于热超材料调控热流传播路径思想，针对高超声速飞行器头锥，采用坐标变换法设计非封闭式理论热斗篷及简化近似的多层结构。COMSOL数值模拟研究表明，两种结构均有效实现导热和辐射热流的热绕流，使部分热量沿头锥表面传播，头锥前端温度显著降低，机体升温速率减缓。但其热防护性能的提升要求材料固相和辐射热导率低于原隔热材料。进一步设计了外推变换的非封闭式理论热斗篷，材料固相和辐射热导率均可高于原隔热材料。模拟结果表明，热绕流显著提升了外推变换热斗篷的热防护能力，相比于纯隔热材料，头锥前端温度降低达100 K，机体降温达10 K，展现出重要的热防护应用潜力。
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