天线罩位于航天飞行器的头部,是集防热、透波和承力等多功能于一体的关键部件。随着航天飞行器不断向高超音速、超长航时等方向发展,严酷的服役环境对天线罩材料的耐高温性能提出更高要求,即要具有优异的耐高温烧蚀性能和较低的热导率,以保护罩体内部器件安全。石英纤维针刺预制体因具有优异的层间性能、轻质高强度、耐高温及透波性能,成为新一代天线罩研制的理想材料,近年来得到了迅速发展和广泛应用。为实现复杂结构针刺预制体各向异性导热性能研究,本文建立了石英纤维毡/织物3D针刺预制体跨尺度导热有限元集成转换方法,开展了多尺度下不同结构纺织材料的各向异性导热行为有限元仿真,获得了不同结构纺织材料的温度分布特征和热流传递路径,同时预测了多尺度下纺织材料的各向异性热导率。从不同尺度上阐述了多种结构纺织材料导热机理。相应尺度热导率有限元结果与实验结果存在很好的吻合度。本文为多层结构复合材料有限元研究提供了直接参考。本文主要研究内容和结论如下:首先,采用三维针刺工艺,将石英纤维毡和织物交错叠层,逐层针刺,制备了不同针刺密度的石英纤维毡/织物3D针刺预制体,并对其层间剥离性能进行了实验研究。使用VR5200三维轮廓仪对剥离出的Z向刺入纤维束进行3D成像,获得了刺入纤维束长度变化范围。采用Hot-Disk热常数分析仪对3D针刺预制体的比热、各向异性热导率和热扩散系数进行了实验测量,明确了各向异性导热性能随针刺密度的变化规律。其次,从细观纱线尺度出发,采用Micro-CT重构和电镜扫描,确定了加捻纱3D建模几何参数,并基于虚拟纤维建模方法,建立了轴向纤维加捻、面内纤维随机分布的加捻纱导热有限元模型。开展了加捻纱三维有限元导热行为模拟,得到了温度在纤维间的分布和热流在纤维间的传递路径,预测了加捻纱的各向异性热导率。第三,在介观织物单元尺度,以斜纹织物为典型结构,采用Micro-CT重构技术获得了织物的三维结构形貌,确定了织物结构参数。结合导热性能测试方法,建立了叠层石英纤维斜纹织物有限元导热模型。进行了叠层织物的三维各向异性导热有限元仿真。获得了织物详细的温度分布和热流传递特征,预测了其三维各向异性热导率,发现在经纱方向上热导率大于纬纱方向和厚度方向,且厚度方向的热导率最小。第四,在介观纤维毡单元尺度,借助Python-Abaqus二次开发,根据实验测量和数理统计,建立了纤维毡三维有限元导热模型。开展了石英纤维毡的各向异性导热行为（温度分布和热流传递）有限元仿真并预测其三维各向异性热导率。实验测量与有限元数值模拟结果都表明:纤维毡的热导率具有三维各向异性。最后,在宏观针刺预制体尺度上,借助Micro-CT技术,获得了不同针刺密度石英纤维毡/织物三维针刺预制体内部几何结构的详细三维和二维形貌图。使用Image-J软件,获得不同针密的针刺预制体内Z向刺入纤维束的尺寸及体积含量。基于分层均质化法,在3D针刺预制体各组分单元的导热性能研究基础之上,采用随机算法,建立了含有随机分布Z向刺入纤维束的不同针刺密度3D针刺预制体导热有限元模型。对不同针刺密度的石英纤维毡/织物3D针刺预制体进行导热行为有限元模拟,得到其热流传递特征及温度分布情况,并对其热导率进行了预测。实验和有限元结果都表明:石英纤维毡/织物3D针刺预制体的面内热导率随针刺密度的增加而减小,厚度方向热导率随针刺密度的增加而增加。