驻点热流（Stagnation Heat Flux）

本文作者：天疆说
本站地址：https://cislunarspace.cn

定义

驻点热流 $q_s$ 是再入飞行器表面气动加热最严重位置（驻点处）的热流密度。驻点是气流速度降为零、温度最高的位置，其热流密度为：

q_s = k_s\sqrt{\rho}\,v^3

其中 $k_s$ 为与飞行器外形相关的系数， $\rho$ 为大气密度， $v$ 为飞行速度。

驻点热流与以下因素相关：

在再入走廊设计中，驻点热流是最严格的热约束。最大热流限制条件为：

q_s \leq (q_s)_{\max}

由此导出的走廊边界方程：

D = \frac{C_x S_M}{2m}\frac{(q_s)_{\max}^2}{k_s^2 v^4}

在 $D$ - $v$ 平面内，该边界为一条随速度减小而急剧上升的曲线。

对于零攻角再入，最大热流发生在特定高度和速度条件下。由速度衰减规律和密度分布，最大热流与再入速度 $v_e$ 和再入角 $\Theta_e$ 密切相关。减小 $|\Theta_e|$ 可以降低热流峰值，这也是跳跃式再入降低热载荷的物理基础。

驻点热流是再入飞行器热防护设计的核心参数。在再入走廊确定中，热流限制通常是决定走廊上边界（ $|\Theta_e|_{\max}$ ）的主要因素。通过合理设计飞行器外形（增大头部半径可降低 $k_s$ ）、选择再入弹道（减小再入角或采用跳跃式再入）和采用先进防热材料，可以有效控制再入热载荷。