高超声速飞行器的发展对各国未来军事发展战略、空间技术、武器体系构建乃至整个科学技术发展有重要的推动作用,而其中的防热问题是高超声速飞行器无法避免的一个重大问题。 本文以某型号高超声速飞行器被动热防护系统方案设计为工程背景,参考目前国内外各种型号飞行器的热防护系统方案,探索从飞行器气动加热、热防护系统的选择和防热性能分析到结构热响应的数值计算过程。文中第二章给出了有限体积法计算流场的控制方程和离散格式,讨论了湍流模型的类型,并针对本文的研究对象建立了计算模型,得出了气动加热的数值解;第三章参照国内外热防护系统的发展状况,对本文的研究对象给出了热防护系统方案,建立了防热层的计算模型,计算了防热效果;第四章在前面的基础上,利用有限元法建立了飞行器结构的计算模型,计算出了飞行器头部和弹翼的温度场和热应力。整个数值计算过程对高超声速飞行器热结构的设计与分析提供了一些有益的参考。