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采用数值方法求解气动热环境，基于蒙特卡罗方法求解内部空腔辐射换热及有限元方法求解三维导热，建立了沿弹道求解导热／辐射耦合的热响应预测方法，计算并获得了沿给定飞行弹道条件下的考虑内部辐射和不考虑内部辐射时的某高超声速飞行器结构部件的热响应特性。研究表明，所发展的耦合计算方法具有较高的精度和较好的工程适用性；考虑内部辐射时，结构部件局部最高温度明显低于不考虑辐射时，最高相差400K以上，且温度分布趋于均匀，温度梯度减小。相关研究对高超声速飞行器防热结构设计与优化具有重要参考意义。