面向下一代空天飞行器的半主动防热微构型的仿生探索

在注重空天飞行器防热材料轻质、强韧、抗撞击性能的同时，针对下一代空天飞行器的具体要求，提出开展兼顾自愈合、表面高超声速空气动力学稳定性的半主动防热微观构型仿生探索。模仿木质细胞的流固耦合的强韧精细结构，生物体发汗降温以及血管破裂凝块修复的机理，利用藻酸盐凝胶法制备微米通孔蜂窝陶瓷，以熔渗工艺在微米通孔中填充兼有增强、相变吸热、高温自愈合修复多重功能的材料，再结合直接氧化法和溶胶-凝胶法等成熟工艺封闭通孔，从而构造内含定向排列多功能纤维阵列，外有高超声速边界层稳定效应的均布微米盲孔表面的新型仿生半主动防热微观构型。并以铝/氧化铝体系为对象，重点研究该构型的半主动防热、自愈合与强韧等机理，探索兼顾轻质、强韧、抗撞击性能、防热、自愈合、表面高超声速气动稳定性的耦合设计方法。本项目研究为下一代空天飞行器兼顾多种功能的防热微观构型提供一条新思路，并对结构仿生和功能仿生的耦合设计研究具有特重要的意义。