摘要：鑒于高超聲速飛行中高溫氣體效應帶來的壁面催化反應可顯著增加氣動熱載荷,在氣動熱環境與結構熱響應的分析與預報中需充分考慮催化反應帶來的影響。將簡化原子復合催化模型和有限速率催化反應模型嵌入超高速流動-傳熱耦合分析模型中,建立超高速流動/催化反應/傳熱多場耦合分析模型。其中,通過高頻等離子風洞的催化特性測試獲得ZrB2-SiC超高溫陶瓷材料表面催化系數與溫度的函數關系,對比分析耦合計算和非耦合計算、簡化原子復合催化模型和有限速率催化反應模型對氣動熱環境的影響和適應性,結果表明材料表面催化特性對壁面總熱流有重大影響。對于具有較高熱導率材料的熱響應,耦合傳熱分析能夠有效避免非耦合計算帶來的過度高估的結果,而有限速率催化反應模型可有效提高計算精度。在此基礎之上,通過耦合傳熱分析,揭示了催化反應與壁面傳熱的內在關系,證明了在傳熱分析中考慮表面催化效應可提升結構熱響應精度和防熱系統精細化設計的能力。