严峻的气动热会导致高速移动的物体产生极大的热应力,进而破坏物体结构。因此需要采取必要的热防护措施,通常热防护涂层是一种良好的保护措施。陶瓷基复合涂层具有质量轻、耐高温、抗热震等诸多优点,是解决航空航天领域气动加热问题的关键构件,具有重要应用前景和战略意义,因此被广泛关注。本文针对一种新型的铁颗粒增强相氧化铝陶瓷基复合构件,关注其在面向高马赫数气动热环境条件时的抗热震性能,开展了如下实验和数值模拟研究:考虑新型的铁颗粒增强相氧化铝陶瓷基复合涂层的热物理特性直接影响其耐高温性质,但目前难以从非标准样件中准确获取材料参数,进而本文研究了其热物理特性的数值模拟预测方法。采用代表性体积单元的方法,建立颗粒增强随机分布数值模拟模型,得到新型复合涂层材料随温度变化的热物性参数,理论分析新型复合涂层材料性能参数的变化规律,揭示了弹性模量等热物性参数对抗热震性能的影响。为了深入研究铁颗粒增强相氧化铝陶瓷基复合涂层构件在严峻气动热条件下的耐高温特性,本文采用数值模拟的研究方法,建立翼型和平板型的新型复合构件的数值模拟模型。已揭示在高马赫数条件下新型复合构件的温度场和应力场演变规律,进而分析局部高温和严重应力梯度对新型复合构件抗热震性能的影响。在理论分析的基础上,研究了改进方法,以提升可靠性。从改善涂层应力分布的角度出发,为翼型构件固定方式和新型复合涂层厚度提出设计依据。通过研究不同材料参数对应构件的热力响应,最后得出有利于减小应力的铁颗粒体积占比。考虑新型复合构件服役性能未知,本文探究了新型复合构件在面向严峻气动热条件下的抗热震性能,通过水淬的方式实验分析了新型复合涂层的表面形貌、预置裂纹和涂层厚度对抗热震性能的影响,得出在涂层不剥落情况下的涂层样貌特征。有关其中,涂层裂纹的位置以及涂层厚度对热损伤的影响,验证了数值模拟模型的有效性。