摘要：集非烧蚀、隔热和轻质可靠于一体的一类新型热防护材料是我国未来新型空天飞行器发展的核心技术,耐高温表层与内层隔热层的界面处是热失配最严重的区域,材料内部的梯度过渡设计是实现防隔热一体化复合材料的关键。为了提高材料的整体综合性能,首先利用单纯形法和邻域培植多目标遗传算法对材料梯度层组分过渡形式和材料尺寸参数进行了确定性优化,并以所获最优解作为初始值,进一步考虑了材料性能、载荷条件等的随机波动,采用6Sigma方法对材料整体性能进行了可靠性优化。结果表明:通过该优化策略,在获得满足可靠性要求的最优材料性能参数的同时,可以有效提高优化效率,对于计算模型复杂的优化问题尤为重要。

摘要：针对中国天地往返和深空探测领域对热防护结构的需求,综述了国内外返回舱和空间探测器热防护材料/结构的发展现状,着重介绍了包括蜂窝增强热防护材料、纤维增强热防护材料、组合式热防护结构以及展开式热防护结构等在内的代表性热防护材料/结构的设计理念和性能特征。在系统总结热防护结构发展趋势的基础上,分析了返回舱和空间探测器热防护结构发展中存在的关键问题,可以看出:纤维增强热防护材料在热防护结构重量方面表现出了突出优势,材料拼接设计成为结构发展的重要阻碍;组合式热防护结构设计在现有材料发展水平的基础上,将成为提高热防护结构效率的有力途径;展开式热防护结构有望使航天器有效载荷重量显著提升,但受限于柔性热防护材料性能和结构工艺,仍有待发展。更加频繁的天地往返运输和深空探测项目的开展必将对热防护结构发展产生巨大的推动作用。