5月8日，我国研制的新一代载人飞船试验船返回舱成功着陆于预定区域，标志着新一代试验船飞行试验任务的圆满成功。而当试验船再入返回地球的过程中，因为重力加速度的原因，其飞行速度极高，导致与空气产生强烈的摩擦，使其表面温度达到了千余度。
再入大气层时返回舱示意图
面对高温，返回舱设计研制过程中就必须进行详细的高温防隔热分析、高温热试验评估。航空工业强度所就有一支专业团队从事着高温事业，不仅具备返回舱高温分析与验证能力，而且与近年的“网红”高超音速飞行器，也有着千丝万缕的联系……
一种有温度的飞行器
飞得更快是武器装备亘古不变的追求，强烈的需求与先进的技术推动，使得不小于5倍音速的高超音速飞行器正成为当前世界各国尖端武器装备研发的热点。高音速巡航导弹、高超音速作战飞机、高音速助推-滑翔导弹、可重复使用高超音速天地往返飞行器，乃至单级/两级入轨的空天飞机等一系列高超音速飞行器正在逐步驰骋于蓝天。
高超音速滑翔导弹
高超音速作战飞机
当飞行器以3倍音速在大气层内飞行时，气动加热作用将使得飞行器表面温度达到300℃左右，而当飞行器达到高超音速飞行状态时，飞行器表面温度将急剧上升，例如当飞行器以8倍音速在22km高空巡航飞行时，飞行器鼻锥、翼前缘、进气道唇口等局部区域温度将达到1500℃，甚至2000℃。
3倍音速飞行器表面温度
8倍音速飞行器表面温度
温度对飞行器的影响
气动加热引起的高温作用将对飞行器，尤其是结构产生诸多影响，比如：材料的力学特性将劣化，结构承载能力将降低；产生的附加热应力与其他载荷的机械应力叠加，影响结构承载能力；高温与热应力的双重效应，易引起结构刚度发生较大变化，继而影响结构固有频率，可能引发热气动弹性问题；运动机构受高温作用，易产生不协调变形，影响正常运动，甚至可能因“卡滞”导致飞行事故；飞行器舱内设备正常工作环境温度一般不超过80℃。当飞行器表面受到气动加热时，舱壁温度急剧升高，将有可能使舱内温度越限，造成舱内设备性能恶化甚至失效，产生危险的后果；气动加热、噪声、振动等的多重作用将使得结构产生复杂的高温多场耦合效应，给结构设计带来较大挑战。同时，高温作用也易使结构产生蠕变问题，并对结构使用寿命或疲劳特性产生明显影响。
一个有温度的专业
强度所结构热强度设计与实验技术专业（简称结构热强度专业）正是围绕温度对飞行器多方面影响的工程问题，依托建立的结构热强度实验室，开展基础理论、技术攻关以及前沿探索等科研工作，并承担相关高温验证任务。目前有四个研究方向：热载荷/热环境高效预测与先进热防护概念探索、受热结构强度/刚度设计与优化技术研究、受热结构疲劳/蠕变评定与验证技术研究以及热载荷/热环境条件结构强度、功能试验技术开发。
在理论分析、仿真计算方面，先后研究并掌握了典型受结构强度/刚度设计准则、气动加热-结构传热耦合分析技术、结构热力耦合响应数值模拟技术以及交变温-载谱作用下结构疲劳寿命分析技术等，并自主开发了多个专用计算程序软件，完成过天线罩、热防护阵列、空气舵、设备舱、燃油系统、相控雷达、舱体/翼面结构、发动机叶片等部件或系统，乃至全尺寸飞行器的结构热强度领域诸多仿真分析科研任务。
结构热强度若干仿真分析
在结构热强度试验能力、验证技术方面，结构热强度实验室配套加热功率达到20MW，最高加热温度达到1800℃左右，最高加热速率达到200℃/s，并拥有一系列的多通道测控系统、辐射/对流加热装置、高温测量传感器与非接触测量仪器等关键试验条件，建有可模拟临近空间低气压环境、高-低温状态的真空大温差试验系统以及大型超高温高速气流加热试验系统。总体试验能力可支撑高超音速飞行器从元件、组件，到部件/系统的“积木式”热强度验证，可承担材料高温热物性/力学特性测试、组件接触热阻测试，以及结构防隔热、热冲击、“热+静力/压力/振动”耦合、热模态、热疲劳、热匹配、热蠕变、热屈曲、热密封、热连接、热功能、热管理系统试验等科研任务。
结构热力耦合试验
结构热力耦合试验
结构热模态试验
强度所结构热强度专业未来将进一步紧密围绕高超音速飞行器发展需求，以解决高温热防护/热结构完整性关键问题为己任，进一步研究提升我国结构热强度理论与准则、分析与评估以及地面试验等方面的技术水平，为我国高超音速飞行器的发展提供热强度力量