中文摘要：

高超声速翼前缘处于复杂的气动热环境中，整体温度高且温度分布不均匀，在驻点区有局部热斑存在，由此产生的附加热应力与气动载荷叠加，从热承载和机械承载两方面对翼前缘结构提出了严格要求。主动冷却方法能有效降低局部高温，提高结构温度均匀性，符合翼前缘热防护系统需求。本项目以翼前缘为研究对象，采用理论分析、数值模拟和试验验证方法，充分考虑热载荷、气动力和结构热应力等多项影响因素，基于具有工程实践经验和深厚挖掘潜力的冲击冷却方法，设计满足翼前缘热载荷和机械承载要求的主动冷却结构。建立翼前缘计算模型，发展耦合条件下的计算方法，研究翼前缘温度分布规律，以及主动冷却结构的流动、换热特性和应力分布规律，提出结构优化方案。针对优化结构开展试验验证研究，归纳该结构的流阻特性和换热特性规律，提炼实验经验关联式，揭示强化换热机理，提出降低局部温度与提高温度均匀性的优化组合，完善翼前缘主动冷却结构的构建方法。