飞行器在再入大气层的过程中,表面由于受到气动加热的作用将承受很大的热负荷,材料内部的性能极有可能遭到破坏。这样就需要采取特定的热防护措施,保证再入体内部的正常温度,而烧蚀防护是近年来主要采用的防热方法。在烧蚀的过程中,材料在加热环境中会熔解、热解或升华,热解气体引射到气体边界层中,并带走大量的热,阻止热量向材料内部传递。烧蚀材料按照烧蚀机理的不同可分为熔化型、升华型和碳化型三种。烧蚀过程中伴随着相变,因此烧蚀问题也可理解为有相变的导热问题。相变导热有两大特点:两相间存在着移动的分界面或分界区域;在分界面(或分解区域)处,有相变潜热的释放或吸收。因此求解相变导热问题的关键在于对动边界的处理,本文采用变时间步长法进行求解。假设材料的比热和导热系数不随温度发生变化,对一维准稳态和非稳态烧蚀过程进行了数值计算。重点分析了气动加热量、材料的密度、比热、导热系数和烧蚀潜热五大因素,对烧蚀速度、壁面热流分布和材料内部的温度分布的影响。比较了涤纶—酚醛、尼龙—酚醛、双组分甲基硅橡胶、低密度玻璃填充环氧酚醛四类材料的烧蚀性能,最后得出结论:较好的烧蚀材料应该满足导热系数较小、密度较小、烧蚀潜热较大的特点。本文的研究将为热防护设计中材料类型的选择和烧蚀深度的计算提供参考依据。