● 摘要
金属蜂窝结构具有质量轻，比强度比刚度大，导热率低等特点，是目前比较先进的防热结构之一，被广泛应用于高速飞行器的热防护系统（TPS）。目前各主要航空航天大国都在积极开展高超声速飞行器的研制工作，并大幅度提高了超机动变轨、高超声速打击等设计指标的要求。在点火发射初期、快速爬升阶段以及再入段，飞行器外表面会承受高速率的热冲击作用，因此对瞬态热冲击环境下材料与结构隔热性能的研究极其重要。
本文首先对金属蜂窝结构中金属材料热传导、内部空气传热以及蜂窝腔各金属壁面之间的辐射换热等问题进行了讨论和分析，建立了金属蜂窝结构的三维有限元模型，并对其不同热冲击条件（30℃/s、25℃/s、20℃/s、15℃/s、10℃/s、5℃/s）下的传热过程进行了数值模拟，获得了不同热冲击条件下金属蜂窝结构隔热性能的计算结果。
另外，本文使用自研的瞬态气动热模拟试验系统，对金属蜂窝结构进行了6种不同温升速率的瞬态热冲击试验，得到了不同热冲击环境下金属蜂窝结构隔热性能的试验结果，为数值计算方法的有效性分析和金属蜂窝结构在热防护系统中的应用提供了可靠的试验依据。
最后，本文将数值计算结果与试验测量结果进行了对比分析，结果表明两者取得了良好的一致性，从而验证了数值计算方法的有效性和可信性，为数值计算方法在一定条件下代替费用较高的结构热试验打下了良好的基础。