球锥是高超声速飞行器常见的部组件，由于高超飞行时前缘和球锥等部位热流都很高，需要先进的防热材料(诸如非烧蚀的增强碳/碳等)来制作球锥。通常在高温下增强碳/碳表现为热膨胀特征，属于韧性材料，但在低温下它是收缩的，同时表征为脆性材料属性，对于这样高度复杂的材料，进行热应力分析是十分必要的。对于碳纤维制作成球锥外形，一般工艺是将纤维编制成布，再将布穿刺编制成碳/碳复合块体，然后对块体进行切削等处理制作成碳/碳球锥外形。宏观上看，碳/碳在编织的布平面内是近似横观各向同性的，但在穿刺方向则是各向异性的。当碳/碳块体被切削制作成球锥外形时，碳/碳材料热膨胀行为与球锥横截面和碳碳块体各向异性轴夹角是密切相关的，因此球锥的切削成型过程直接影响到端头的热应力特征，通过对球锥横截面和碳碳块体各向异性轴夹角的控制，有可能达到减小球锥热应力目的。在第八届亚洲热物性会议上，作者曾对固定加热温度场下的碳碳球锥，以最小热应力为目标对两种工艺的异性轴夹角进行了优化设计，研究表明合理的优化角度设置可以将应力指标降低到最大值的35.8％～44.3％，但目前在该领域尚缺乏沿弹道的优化特性分析，因此本文沿弹道传热温度场针对切削工艺的异性轴夹角进行了优化分析。图1给出了球锥工艺的流程注释，通过该工艺碳/碳块体被切割成碳/碳球锥，其中的阴影区1-2-3-4表示各向同性平面，而各向异性轴则与X坐标轴平行。当球锥切割成型时，其各向异性轴X与整体坐标系Z轴成一夹角ω(以各向异性轴X指向X轴正方向为正)，角度ω就是针对最小应力问题的优化变量。