[发明专利]基于高温功能材料催化调控的尖锐前缘超高热载疏导方法

权利要求书

1.一种基于高温功能材料催化调控的尖锐前缘超高热载疏导方法，其特征在于，包括步骤：

S1，根据飞行器的尖锐前缘结构的服役需求，确定尖锐前缘所处的飞行条件；

S2，计算尖锐前缘表面气动热载荷；根据热载荷阈值及载荷梯度许用值确定是否需要进行超高热载疏导：当尖锐前缘壁面热流最大值超过热载荷阈值或结构内部温度梯度最大处超过载荷梯度许用值时，认为尖锐前缘热载超限，需要施加疏导予以缓解，进入步骤S3，否则结束；

S3，计算绕尖锐前缘流场中离解原子分布和气体离解程度；根据气体离解程度阈值确定调控幅度是否满足超高热载疏导条件：如果高热载区域的气体离解程度大于气体离解程度阈值，则满足超高热载疏导条件，进入步骤S4，否则结束；

S4，根据尖锐前缘绕流激波层内气体离解程度，通过原子对流和扩散传输，判断获得的疏导后热流量及结构内部温度梯度是否满足热载荷阈值及载荷梯度许用值要求，并据此评估采用高温功能材料催化特性调控局部超高热载荷的可行性与可调控幅度；

S5，如果调控幅度满足调控要求，根据激波层内温度确定该温度域内的第一涂层材料的需求；根据涂层材料需求，基于现有的涂层材料库，遴选符合的涂层材料，以规避高热载区的原子再结合催化放热行为，并将原子状态的气流输运至下游；基于所遴选的第一涂层材料，加工制造尖锐前缘涂层；

在远离局部超高热载荷的下游区域，施加第二涂层材料，以增加此处的原子再结合催化放热行为，并在局部形成原子浓度低谷以进一步驱动上游原子扩散到该处参与再结合反应；基于所遴选的第二涂层材料，加工制造尖锐前缘下游区域结构涂层。

2.根据权利要求1所述的基于高温功能材料催化调控的尖锐前缘超高热载疏导方法，其特征在于，在步骤S1中，所述飞行条件包括飞行高度、速度、姿态。

3.根据权利要求1所述的基于高温功能材料催化调控的尖锐前缘超高热载疏导方法，其特征在于，在步骤S2中，所述计算尖锐前缘表面气动热载荷具体使用计算流体力学或工程快速方法。

4.根据权利要求1所述的基于高温功能材料催化调控的尖锐前缘超高热载疏导方法，其特征在于，在步骤S2中，所述气动热载荷包括壁面热流和结构温度。

5.根据权利要求1所述的基于高温功能材料催化调控的尖锐前缘超高热载疏导方法，其特征在于，在步骤S3中，所述计算绕尖锐前缘流场中离解原子分布和气体离解程度，具体使用计算流体力学或化学反应修正的一维正激波方法。

6.根据权利要求1所述的基于高温功能材料催化调控的尖锐前缘超高热载疏导方法，其特征在于，在步骤S5中，在基于所遴选的涂层材料，加工制造尖锐前缘涂层后，包括如下子步骤：对涂层作抛光处理，以降低粗糙度带来的强化换热特性。

7.根据权利要求1所述的基于高温功能材料催化调控的尖锐前缘超高热载疏导方法，其特征在于，在步骤S5中，在所述加工制造尖锐前缘下游区域结构涂层后，包括子步骤：增加涂层粗糙度，以进一步增加催化放热特性。

8.根据权利要求1所述的基于高温功能材料催化调控的尖锐前缘超高热载疏导方法，其特征在于，在步骤S5中，包括子步骤：在上游、下游之间增加过渡性材料，以实现尖锐前缘局部热载荷的均匀性过渡，最终形成具有特定功能涂层的飞行器尖锐前缘超高热载疏导装置。