主动冷却是超燃冲压发动机的关键技术之一。在高超声速飞行条件下,发动机处于极端严酷的热环境下,传统的热沉式、烧蚀式、发汗式等热防护方式已无法满足服役要求,目前主要采用以碳氢燃料为冷却剂的再生主动冷却技术。点阵夹芯结构作为一类新型轻质结构,拥有良好的隔热、承载性能,由于其多孔特性便于实现多功能应用,并且其比重较小,在高超声速飞行器及主动冷却发动机轻量化设计中具有广泛的应用前景。本文围绕点阵夹芯材料的基本力学性能及其作为主动冷却结构与发动机燃烧室热环境的流热固耦合传热及热结构响应展开研究,主要开展了以下几方面的工作:　　 (1)点阵夹芯材料的制备及基本力学性能研究。本文采用冲压成型工艺与钎焊焊接的方法制备了金字塔型和X型点阵夹芯材料,利用实验方法对点阵材料的基本力学性能进行了研究,将实验处理结果和理论推导结果进行了比较,并采用数值计算方法研究了缺陷对点阵夹芯材料力学性能的影响。　　 (2)轻质点阵主动冷却结构热流固耦合响应数值分析。提出以点阵夹芯材料作为一类新型轻质主动冷却壁板,研究了该主动冷却壁板在Ma:6条件下的流热固耦合传热性能及热结构响应性能,并从热防护、热强度和轻量化等几个方面与槽道式主动冷却结构进行了综合比较。采用三维流固耦合共轭传热数值计算方法,考虑了几种典型的点阵夹层结构与冷却液动态换热过程的相互影响,分析中考虑了碳氢燃料与合金材料热物理性质随温度的变化以及湍流换热,求解获得了流体与结构的三维瞬态温度场,并通过顺序耦合求解获得了结构的应力场。计算结果表明,在相同的热环境下,高孔隙率的轻质点阵夹层结构的流固界面换热性能远高于槽道式主动冷却结构,因此结构的最高温度也较低,同时应力集中问题也有所缓解。通过对几种不同构型的点阵夹层结构的比较发现,胞元构型对其传热性能和结构应力应变有显著的影响。此外,文章还针对不同相对密度、不同截面尺寸、不同入口流速等情况进行了研究,初步探索了影响点阵夹层主动冷却结构传热与热结构性能的因素。　　 (3)点阵夹芯增强型薄壁主动冷却壁板设计与分析。考虑到以点阵夹芯作为冷却通道在应用上存在一些困难,提出一类以点阵夹芯为增强结构的主动冷却壁板,它同时利用了槽道式结构在流动换热方面的优势和点阵夹芯结构的高比强度和比刚度的优势,构成了一种新型的组合型发动机主动冷却壁板。本文对这种新型轻质主动冷却壁板用数值方法进行了热结构设计与分析,在考虑外流场气动热和不考虑气动热两种情况下分别与现有的槽道式主动冷却壁板进行了比较,初步探索了该新型发动机壁板的一些性能特点,并初步完成了该结构的制备。