CN112597590A - 一种树脂基类防热材料的体烧蚀质量损失的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种树脂基类防热材料的体烧蚀质量损失的确定方法，包括以下步骤：步骤S01：模拟防热材料在气动加热环境下受热的情形，对防热材料的传热、表面热化学烧蚀、内部树脂热解、热解气体流动引射进行解耦分析，获得体烧蚀过程模拟所需的参数；步骤S02：根据参数，通过防热材料内部的氧化气体组分扩散过程获得氧化气体浓度分布，根据不同部位的氧化气体浓度分布，以及防热材料的内部温度分布和防热材料的氧化动力学特性，获得不同部位的防热材料的体烧蚀质量损失率；步骤S03：重复步骤S01和步骤S02，直至气动加热结束，将不同时刻的体烧蚀质量损失率沿时间进行积分，得到防热材料在气动加热环境下的体烧蚀总质量损失。
Description
技术领域
本发明属于飞行器热防护设计领域，具体涉及一种树脂基类防热材料的体烧蚀质量损失的确定方法。
背景技术
针对弹道式再入弹头热防护问题，基于经典热化学烧蚀理论、模型与预测方法，较好地解决了其防热设计与评估问题。未来高超声速飞行器具有长时间飞行和升力体外形特征，面临复杂、多样化气动加热环境下的高精度、高准度防热预测需求，而抗氧化、轻质化是未来飞行器防热材料发展的重要方向之一。对新型低密度防热材料在复杂气动加热环境下呈现出的一些新的防热现象，如体烧蚀现象的研究，对高超声速飞行器防热材料性能评估及飞行器防热设计具有重要意义。
目前的烧蚀预测方法，主要针对烧蚀型防热材料在气动加热环境下的表面烧蚀行为规律进行模拟分析。例如碳基防热材料的热化学烧蚀模拟方法、以及硅基防热材料的表面液态层流失模拟方法等。但新型防热材料大多具有抗氧化、轻质化的特征，由于材料表面的烧蚀过程被抑制或减弱，材料表面大量剩余的氧化气体组分可能通过对流、扩散作用进入材料内部，引起材料内部成分的氧化并产生质量损失，造成材料密度下降，即气动加热环境下防热材料内部的体烧蚀现象。体烧蚀现象涉及材料多尺度传热、树脂热解、热解气体反应、跨尺度流动等多种物理化学过程的耦合，进行直接数值模拟的难度极大，现有的烧蚀理论方法体系无法适用。
因此，期待一种新的防热材料体烧蚀质量损失的计算方法，为气动加热环境下飞行器防热材料性能评估及飞行器防热设计提供一种高效、稳定的实施途径。
发明内容
本发明的目的是提出一种树脂基类防热材料的体烧蚀质量损失的确定方法，为气动加热环境下飞行器防热材料性能评估及飞行器防热设计提供一种高效、稳定的实施途径。
为了实现上述目的，本发明提供了一种树脂基类防热材料的体烧蚀质量损失的确定方法，包括以下步骤：
步骤S01：模拟所述防热材料在气动加热环境下受热的情形，对所述防热材料的传热、表面热化学烧蚀、内部树脂热解、热解气体流动引射进行解耦分析，获得体烧蚀过程模拟所需的参数；
步骤S02：根据所述参数，通过所述防热材料内部的氧化气体组分扩散过程获得氧化气体浓度分布，根据不同部位的所述氧化气体浓度分布，以及所述防热材料的内部温度分布和所述防热材料的氧化动力学特性，获得不同部位的所述防热材料的体烧蚀质量损失率；
步骤S03：重复所述步骤S01和所述步骤S02，直至所述气动加热结束，将所述不同时刻的所述体烧蚀质量损失率沿时间进行积分，得到所述防热材料在所述气动加热环境下的体烧蚀总质量损失。
作为可选方案，所述对所述防热材料的传热、表面热化学烧蚀、内部树脂热解、热解气体流动引射进行解耦分析包括：
步骤S11：根据所述防热材料的内部温度分布、树脂热解动力学特性、树脂热解程度，计算所述防热材料内部不同部位的热解气体产生率；
步骤S12：根据所述内部温度分布、不同部位的所述热解气体产生率进行热解气体流动计算，获得不同节点位置处的热解气体流动速度、引射气体质量流率以及引射气体化学成分；
步骤S13：采用热化学烧蚀理论与方法，根据所述防热材料的表面气动加热参数、材料表面化学成分、温度以及所述引射气体化学成分、所述防热材料表面的所述引射气体质量流率，计算所述防热材料表面的氧化气体组分的摩尔浓度。
作为可选方案，获得所述氧化气体浓度分布的方法包括：
将所述摩尔浓度作为边界条件，根据材料内部不同位置处的所述热解气体流动速度，求解该氧化气体组分的瞬态扩散方程，获得所述氧化气体浓度分布。
作为可选方案，获得不同时刻的所述防热材料的体烧蚀质量损失率的方法包括：
根据不同部位的所述氧化气体浓度分布，以及所述防热材料的内部温度分布和所述防热材料的氧化动力学特性，计算得出所述防热材料内部不同部位的所述氧化反应速率；
按照计算网格节点积分统计所述防热材料内部不同部位的所述氧化反应速率，获得所述防热材料的不同部位的体烧蚀质量损失率。
作为可选方案，获得所述体烧蚀总质量损失的方法包括：
根据不同部位的所述氧化气体浓度分布，以及所述防热材料的内部温度分布和所述防热材料的氧化动力学特性，计算得出所述防热材料内部不同部位的氧化反应产生气体的净质量流率和氧化反应热效应；
将所述防热材料内部不同节点位置处的氧化反应产生气体的所述净质量流率，统计至下一计算时刻到达所述防热材料表面的所述引射气体质量流率；
将所述体烧蚀氧化反应热效应，作为下一计算时刻所述防热材料气动加热环境计算更新的内部热源项，用于温度场的计算更新，根据所述防热材料表面气动加热环境的变化，对不同时刻的所述体烧蚀质量损失率沿时间进行积分，得到所述体烧蚀总质量损失。
作为可选方案，所述步骤S12中，采用稳态不可压缩流动简化，并假设热解气体向加热面法向流动并引射至材料表面边界层，根据引射路径上所述防热材料内部不同部位的所述热解气体产生率进行积分求和，获得所述热解气体流动速度和所述引射气体质量流率。
作为可选方案，所述步骤S12中，根据树脂热解气体元素组成，采用热化学平衡假设，联立求解热化学平衡方程，获得所述引射气体化学成分。
作为可选方案，所述步骤S13中，采用经典热化学烧蚀理论和方法，联立求解材料表面元素质量守恒方程、气体总压方程、热化学平衡方程，获得烧蚀状态下材料表面气体组成及含量比例，再根据气体状态方程换算得到所述摩尔浓度。
作为可选方案，所述氧化反应速率为温度与氧化气体浓度的函数，即：
其中，
为氧化反应速率，f与材料内部成分的氧化动力学特性、内部微结构参数相关，T为温度，Ci为氧化气体浓度。
作为可选方案，所述热解气体产生率为当前热解转化率及温度的函数，即
其中，
为热解气体产生率，α为材料的热解转化率，α取值范围为0％-100％；T为温度；f与树脂热解动力学特性相关。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明采用稳态不可压缩流动简化模拟热解气体在材料内部复杂微结构内的流动过程，可以直接积分获得材料内部不同位置处的热解气体流动速度2以及引射气体质量流率3，所需计算量很小，相比采用数值方法直接求解材料内部复杂结构通道内多组分气体瞬态流动与化学反应过程具有更高的分析效率，且避免了数值求解可能出现的数值不稳定、甚至数值发散问题；
(2)本发明采用热化学烧蚀工程模拟方法，通过联立求解热化学平衡方程、元素质量守恒方程以及总压方程，获得材料表面氧化气体组分的摩尔浓度，相比直接采用来流气体浓度进行模拟计算更为准确，相比数值求解材料表面烧蚀与边界层多组分气体流动具有更高的效率和计算稳定性。
(3)本发明通过对材料烧蚀传热相关物理化学变化过程进行解耦分析获得体烧蚀过程模拟所需相关参数，解决了材料烧蚀过程涉及的多尺度传热、跨尺度流动、多相化学反应耦合分析难题，具有较强的工程应用价值。
本发明的方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。
图1示出了根据本发明一实施例的一种树脂基类防热材料的体烧蚀质量损失的确定方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明。虽然本发明提供了优选的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明一实施例提供了一种树脂基类防热材料的体烧蚀质量损失的确定方法，图1示出了本实施例的一种树脂基类防热材料的体烧蚀质量损失的确定方法的步骤流程图，请参照图1，该确定方法包括以下步骤：
步骤S01：模拟所述防热材料在气动加热环境下受热的情形，对所述防热材料的传热、表面热化学烧蚀、内部树脂热解、热解气体流动引射进行解耦分析，获得体烧蚀过程模拟所需的参数；
步骤S02：根据所述参数，通过所述防热材料内部的氧化气体组分扩散过程模拟获得氧化气体浓度分布，根据不同部位的所述氧化气体浓度分布，以及所述防热材料的内部温度分布和所述防热材料的氧化动力学特性，获得不同部位的所述防热材料的体烧蚀质量损失率；
步骤S03：重复所述步骤S01和所述步骤S02，直至所述气动加热结束，将所述不同时刻的所述体烧蚀质量损失率沿时间进行积分，得到所述防热材料在所述气动加热环境下的体烧蚀总质量损失。
本实施例用于树脂类防热材料，尤其适用于低密度树脂基防热材料。本发明适用但不限于O2、CO2、H2O、O等能够与防热材料成分发生氧化反应的气体成分引起的材料体烧蚀质量损失确定。
本实施例的体烧蚀质量损失的确定方法的主体思路为：通过防热材料表面烧蚀分析获得材料表面气体成分与浓度，通过求解树脂热解过程及氧化气体组分的多孔介质扩散方程获得材料内部氧化气体浓度；通过求解防热材料内部组分氧化动力学过程获得防热材料内部氧化质量损失，进而统计获得气动加热环境下由于体烧蚀引起的材料质量损失。该方法具有数值计算量小、分析效率高、工程适用性强的特点，可成为此类防热材料在气动加热环境下防热性能评估的可靠工具。
具体地，首先进行步骤S01，首先通过软件模拟防热材料在气动加热环境下受热的情形，本实施例中，对气动加热环境下防热材料的传热、表面热化学烧蚀、内部树脂热解、热解气体流动引射的进行解耦分析具体包括以下步骤：
步骤S11：根据所述防热材料的内部温度分布、树脂热解动力学特性、树脂热解程度，计算所述防热材料内部不同部位的热解气体产生率；
步骤S12：根据所述内部温度分布、不同部位的所述热解气体产生率进行热解气体流动计算，获得不同节点位置处的热解气体流动速度、引射气体质量流率以及引射气体化学成分；
步骤S13：采用热化学烧蚀理论与方法，根据所述防热材料的表面气动加热参数、材料表面化学成分、温度以及所述引射气体化学成分、所述防热材料表面的所述引射气体质量流率，计算所述防热材料表面的氧化气体组分的摩尔浓度。上述解耦分析，用于获得体烧蚀过程模拟所需的参数。
在一个实施例中，所述步骤S12中，采用稳态不可压缩流动简化，并假设热解气体向加热面法向流动并引射至材料表面边界层，根据引射路径上所述防热材料内部不同部位的所述热解气体产生率进行积分求和，获得所述热解气体流动速度和所述引射气体质量流率。
在一个实施例中，所述步骤S12中，根据树脂热解气体元素组成，采用热化学平衡假设，联立求解热化学平衡方程，获得所述引射气体化学成分。
在一个实施例中，所述步骤S13中，采用经典热化学烧蚀理论和方法，联立求解材料表面元素质量守恒方程、气体总压方程、热化学平衡方程，获得烧蚀状态下材料表面气体组成及含量比例，再根据气体状态方程换算得到所述摩尔浓度。
步骤S01中，获得体烧蚀过程模拟所需的参数，之后进行步骤S02，根据步骤S01获得的参数，通过所述防热材料内部的氧化气体组分扩散过程模拟获得氧化气体浓度分布，根据不同部位的所述氧化气体浓度分布，以及所述防热材料的内部温度分布和所述防热材料的氧化动力学特性，获得不同部位的所述防热材料的体烧蚀质量损失率。
在一个实施例中，获得所述氧化气体浓度分布的方法包括：将所述摩尔浓度作为边界条件，根据材料内部不同位置处的所述热解气体流动速度，求解多孔介质扩散方程，获得所述氧化气体浓度分布。
在一个实施例中，获得不同时刻的所述防热材料的体烧蚀质量损失率的方法包括：根据不同部位的所述氧化气体浓度分布，以及所述防热材料的内部温度分布和所述防热材料的氧化动力学特性，计算得出所述防热材料内部不同部位的所述氧化反应速率；按照计算网格节点积分统计所述防热材料内部不同部位的所述氧化反应速率，获得所述防热材料的不同部位的体烧蚀质量损失率。
在步骤S02中，得出不同部位的所述防热材料的体烧蚀质量损失率，之后进行步骤S03，重复所述步骤S01和所述步骤S02，直至所述气动加热结束，将所述不同时刻的所述体烧蚀质量损失率沿时间进行积分，得到所述防热材料在所述气动加热环境下的体烧蚀总质量损失。
在一个实施例中，获得所述体烧蚀总质量损失的方法包括：根据不同部位的所述氧化气体浓度分布，以及所述防热材料的内部温度分布和所述防热材料的氧化动力学特性，计算得出所述防热材料内部不同部位的氧化反应产生气体的净质量流率和氧化反应热效应；将所述防热材料内部不同节点位置处的氧化反应产生气体的所述净质量流率，统计至下一计算时刻到达所述防热材料表面的所述引射气体质量流率；将所述体烧蚀氧化反应热效应，作为下一计算时刻所述防热材料气动加热环境计算更新的内部热源项，用于温度场的计算更新，根据所述防热材料表面气动加热环境的变化，对不同时刻的所述体烧蚀质量损失率沿时间进行积分，得到所述体烧蚀总质量损失。
为了更清楚本发明的体烧蚀质量损失的确定方法，下面用一个具体的实施例进行详细描述，确定方法具体包括以下步骤：
(1)树脂热解计算：根据防热材料内部温度分布、树脂热解动力学特性、树脂热解程度计算材料内部不同部位的热解气体产生率
所述热解气体产生率
为当前热解转化率及温度的函数，即：
其中，
为热解气体产生率，α为材料的热解转化率，α取值范围为0％-100％；T为温度；f与树脂热解动力学特性相关，具体表达式通常由试验测试确定。
(2)热解气体流动引射计算：根据防热材料内部温度分布、不同部位的热解气体产生率
进行热解气体流动计算，获得不同节点位置处的热解气体流动速度vpyr,i、防热材料表面的引射气体质量流率
以及引射气体化学成分Xk。
根据树脂热解气体元素组成，采用热化学平衡假设，可以联立求解热化学平衡方程，获得引射气体化学成分Xk。例如对于酚醛树脂，其热解气体一般包含C、H、O三种元素，热解气体成分一般包括H2、H2O、CH4、CO、CO2、C2H6、C2H4、……等，将不同的成分组成写作反应式的形式，如：
……
根据以上分析，C、H、O元素守恒方程可写为：
其中，P0为压力；
为混合气体平均分子质量；Pi为各个气体的分压；cki为气体组元i中元素k的计量系数；Y为当期求解系统内的元素质量分数。
各个气体化学反应平衡方程：
其中，Kp为反应平衡常数；nbij为化学反应的生成物计量系数；nfij为化学反应的反应物计量系数。
总压方程：
联立求解以上方程组，可获得热解气体各化学成分所占比例。
根据热解气体各化学成分所占比例可加权计算混合气体的密度等基础性能参数。
采用稳态不可压缩流动简化，并假设热解气体向加热面法向流动并引射至防热材料表面边界层，根据引射路径上防热材料内部不同节点位置处的热解气体产生率进行积分求和，可直接换算热解气体流动速度vpyr,i，以及到达加热面的引射气体质量流率
(3)表面热化学烧蚀计算：采用热化学烧蚀理论与方法，根据防热材料的表面气动加热参数、材料表面化学成分、温度以及表面的引射气体化学成分Xk、引射气体质量流率
计算防热材料表面的氧化气体组分的摩尔浓度CO。
采用经典热化学烧蚀理论和方法，联立求解材料表面元素质量守恒方程、气体总压方程、热化学平衡方程，可以获得烧蚀状态下防热材料表面气体组成及含量比例，再根据气体状态方程可换算得到防热材料表面氧化气体组分的摩尔浓度CO。
(4)氧化气体浓度分布计算：将氧化气体组分的摩尔浓度CO作为边界条件，根据防热材料内部不同位置处的热解气体流动速度vpyr,i，求解该气体组分的瞬态扩散方程，获得防热材料内部的氧化气体浓度分布；
防热材料内部多孔通道内的气体瞬态扩散方程的一般形式为：
其中，<>g表示气相固有平均值，C为氧摩尔浓度，vg为气相速度，可由热解气体流动速度vpyr,i换算得到；ε为材料孔隙率；Deff为材料内部气体有效扩散系数；Ddis为水力弥散系数；f为稀薄修正函数；Seff为多孔介质内部出现氧化的比表面积；keff为有效反应系数。
采用常规数值方法对上式进行离散，可获得关于气体摩尔浓度的代数方程组，可用于求解防热材料内部氧化气体的浓度分布。
(5)体烧蚀计算：根据防热材料内部氧化气体浓度分布、防热材料内部温度分布及结构成分的氧化动力学特性，计算防热材料内部不同节点位置处的氧化反应速率
氧化反应产生气体的净质量流率
氧化反应热效应Hvab,i；
氧化反应速率
一般为温度与氧化气体浓度的函数，即：
其中，其中，
为氧化反应速率，f与材料内部成分的氧化动力学特性、内部微结构参数相关，T为温度，Ci为氧化气体浓度，具体表达式通常由试验测试确定。
根据材料内部成分的氧化反应方程的反应计量系数及热力学特性，根据氧化反应速率
可直接换算获得氧化反应产生气体的净质量流率
以及氧化反应热效应Hvab,i
例如，对于反应：
由于没有新的固相产物生成，即反应消耗的碳组分全部氧化生成了CO气体，因此：
(6)体烧蚀质量损失统计：按照计算网格节点积分统计防热材料内部不同位置处的氧化反应速率
获得防热材料不同位置处的体烧蚀质量损失率
对所有计算网格节点的氧化反应速率
求和，可获得材料总的体烧蚀质量损失率
(7)传热计算及参数传递：忽略体烧蚀及氧化气体组分扩散对热解气体成分的影响，直接将防热材料内部不同节点位置处的氧化反应产生气体的净质量流率
统计至下一计算时刻到达防热材料表面的引射气体质量流率
用于表面热化学烧蚀计算，另外，将体烧蚀氧化反应热效应Hvab,i，作为下一计算时刻防热材料温度场计算更新的内部热源项，用于温度场的计算更新。
最后，根据防热材料表面气动加热环境的变化历程，通过以上具体实施方式获得不同时刻的材料体烧蚀质量损失率
并沿时间进行积分，可获得防热材料在气动加热环境下的体烧蚀总质量损失。
其中，步骤(2)中热解气体流动计算过程如下：
(2.1)采用稳态不可压缩流动简化，直接根据防热材料内部不同节点位置处的热解气体产生率
进行积分求和，获得防热材料内部的热解气体流动速度vpyr,i以及引射气体质量流率
(2.2)根据树脂热解气体元素组成，采用热化学平衡假设，通过求解各可能气体组分相关的化学反应平衡方程组，获得引射气体化学成分Xk。
步骤(3)所述的热化学烧蚀理论与方法为：基于表面化学反应热化学平衡假设和气体组元等扩散系数假设的热化学烧蚀工程模拟方法，通过联立求解热化学平衡方程、元素质量守恒方程、总压方程，获得烧蚀状态下防热材料表面气体组分的摩尔浓度。
根据防热材料表面气动加热环境的变化历程，根据不同时刻的防热材料总的体烧蚀质量损失率
沿时间进行积分，得到防热材料在气动加热环境下的体烧蚀总质量损失。
(1)本发明采用稳态不可压缩流动简化模拟热解气体在材料内部复杂微结构内的流动过程，可以直接积分获得材料内部不同位置处的热解气体流动速度2以及引射气体质量流率3，所需计算量很小，相比采用数值方法直接求解材料内部复杂结构通道内多组分气体瞬态流动与化学反应过程具有更高的分析效率，且避免了数值求解可能出现的数值不稳定、甚至数值发散问题；
(2)本发明采用热化学烧蚀工程模拟方法，通过联立求解热化学平衡方程、元素质量守恒方程以及总压方程，获得材料表面氧化气体组分的摩尔浓度，相比直接采用来流气体浓度进行模拟计算更为准确，相比数值求解材料表面烧蚀与边界层多组分气体流动具有更高的效率和计算稳定性。
(3)本发明通过对材料烧蚀传热相关物理化学变化过程进行解耦分析获得体烧蚀过程模拟所需相关参数，解决了材料烧蚀过程涉及的多尺度传热、跨尺度流动、多相化学反应耦合分析难题，具有较强的工程应用价值。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种树脂基类防热材料的体烧蚀质量损失的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S01：模拟所述防热材料在气动加热环境下的受热情形，对所述防热材料的传热、表面热化学烧蚀、内部树脂热解、热解气体流动引射进行解耦分析，获得体烧蚀过程模拟所需的参数；
步骤S02：根据所述参数，通过所述防热材料内部的氧化气体组分扩散过程获得氧化气体浓度分布，根据不同部位的所述氧化气体浓度分布，以及所述防热材料的内部温度分布和所述防热材料的氧化动力学特性，获得不同部位的所述防热材料的体烧蚀质量损失率；
步骤S03：重复所述步骤S01和所述步骤S02，直至所述气动加热结束，将所述不同时刻的所述体烧蚀质量损失率沿时间进行积分，得到所述防热材料在所述气动加热环境下的体烧蚀总质量损失。
2.根据权利要求1所述的树脂基类防热材料的体烧蚀质量损失的确定方法，其特征在于，所述对所述防热材料的传热、表面热化学烧蚀、内部树脂热解、热解气体流动引射进行解耦分析包括：
步骤S11：根据所述防热材料的内部温度分布、树脂热解动力学特性、树脂热解程度，计算所述防热材料内部不同部位的热解气体产生率；
步骤S12：根据所述内部温度分布、不同部位的所述热解气体产生率进行热解气体流动计算，获得不同节点位置处的热解气体流动速度、引射气体质量流率以及引射气体化学成分；
步骤S13：采用热化学烧蚀理论与方法，根据所述防热材料的表面气动加热参数、材料表面化学成分、温度以及所述引射气体化学成分、所述防热材料表面的所述引射气体质量流率，计算所述防热材料表面的氧化气体组分的摩尔浓度。
3.根据权利要求2所述的树脂基类防热材料的体烧蚀质量损失的确定方法，其特征在于，获得所述氧化气体浓度分布的方法包括：
将所述摩尔浓度作为边界条件，根据材料内部不同位置处的所述热解气体流动速度，求解该氧化气体组分的瞬态扩散方程，获得所述氧化气体浓度分布。
4.根据权利要求3所述的树脂基类防热材料的体烧蚀质量损失的确定方法，其特征在于，获得不同时刻的所述防热材料的体烧蚀质量损失率的方法包括：
根据不同部位的所述氧化气体浓度分布，以及所述防热材料的内部温度分布和所述防热材料的氧化动力学特性，计算得出所述防热材料内部不同部位的所述氧化反应速率；
按照计算网格节点积分统计所述防热材料内部不同部位的所述氧化反应速率，获得所述防热材料的不同部位的体烧蚀质量损失率。
5.根据权利要求4所述的树脂基类防热材料的体烧蚀质量损失的确定方法，其特征在于，获得所述体烧蚀总质量损失的方法包括：
根据不同部位的所述氧化气体浓度分布，以及所述防热材料的内部温度分布和所述防热材料的氧化动力学特性，计算得出所述防热材料内部不同部位的氧化反应产生气体的净质量流率和氧化反应热效应；
将所述防热材料内部不同节点位置处的氧化反应产生气体的所述净质量流率，统计至下一计算时刻到达所述防热材料表面的所述引射气体质量流率；
将所述体烧蚀氧化反应热效应，作为下一计算时刻所述防热材料气动加热环境计算更新的内部热源项，用于温度场的计算更新，根据所述防热材料表面气动加热环境的变化，对不同时刻的所述体烧蚀质量损失率沿时间进行积分，得到所述体烧蚀总质量损失。
6.根据权利要求2所述的树脂基类防热材料的体烧蚀质量损失的确定方法，其特征在于，所述步骤S12中，采用稳态不可压缩流动简化，并假设热解气体向加热面法向流动并引射至材料表面边界层，根据引射路径上所述防热材料内部不同部位的所述热解气体产生率进行积分求和，获得所述热解气体流动速度和所述引射气体质量流率。
7.根据权利要求2所述的树脂基类防热材料的体烧蚀质量损失的确定方法，其特征在于，所述步骤S12中，根据树脂热解气体元素组成，采用热化学平衡假设，联立求解热化学平衡方程，获得所述引射气体化学成分。
8.根据权利要求2所述的树脂基类防热材料的体烧蚀质量损失的确定方法，其特征在于，所述步骤S13中，采用经典热化学烧蚀理论和方法，联立求解材料表面元素质量守恒方程、气体总压方程、热化学平衡方程，获得烧蚀状态下材料表面气体组成及含量比例，再根据气体状态方程换算得到所述摩尔浓度。
9.根据权利要求4所述的树脂基类防热材料的体烧蚀质量损失的确定方法，其特征在于，所述氧化反应速率为温度与氧化气体浓度的函数，即：
其中，
为氧化反应速率，f与材料内部成分的氧化动力学特性、内部微结构参数相关，T为温度，Ci为氧化气体浓度。
10.根据权利要求2所述的树脂基类防热材料的体烧蚀质量损失的确定方法，其特征在于，所述热解气体产生率为当前热解转化率及温度的函数，即
其中，
为热解气体产生率，α为材料的热解转化率，α取值范围为0％-100％；T为温度；f与树脂热解动力学特性相关。
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