空间冷屏蔽系统是多目标空间高超声速飞行器最为重要的结构部分之一,其特殊的锥状外形结构不仅利于空间飞行器的飞行进程而且是空间飞行器实施打击任务时保护其内部子目标安全的强大后盾。空间冷屏蔽系统表面的辐射特征是高超声速飞行器防御系统进行红外探测最关键的指标,因此要保证多目标空间高超声速飞行器完成打击任务,必须满足在1800s的飞行时间内多目标空间冷屏蔽系统表面的红外辐射强度低于0.5W/m~2,同时其表面温度低于100K,而实现此目标最有效的办法就是基于多目标空间冷屏蔽系统表面温度的分布规律,对冷屏系统进行制冷降低其表面温度,减弱其表面红外辐射特性,实现多目标空间高超声速飞行器的红外隐形目的。多目标空间高超声速飞行器的完整的飞行过程一般包括一级推进阶段、二级推进阶段、飞行中段以及再入段,在整个飞行过程中其所处的空间环境以及自身的结构在不断发生变化,因此针对多目标空间冷屏蔽系统的表面温度分布的全面研究工作需要基于不同飞行阶段时的空间环境以及飞行器运行状态等因素。本文数值模拟部分是基于DF-41的实体尺寸按照1:1的比例运用Solidworks建立一级推进阶段和二级飞行阶段时多目标空间高超声速飞行器置于风洞中以及飞行中段时未置于风洞中的多目标空间冷屏蔽系统的物理模型,接着进行网格划分、网格独立性验证以及模拟条件的设置,然后借助Fluent数值模拟软件得出一级推进阶段和二级推进阶段在多目标空间高超声速飞行器不同飞行速度时的冷屏系统表面参数的分布云图和直观展示冷屏系统流场的参数流线图以及飞行中段基于设计的两种冷屏模型通过改变氮气进口流速、氮气状态所得到的冷屏表面的参数分布云图和参数流线图,最后对模拟结果图的后处理工作进行总结分析揭示出多目标空间冷屏蔽系统在飞行器整个飞行过程中表面温度的分布规律。结果表明:多目标空间冷屏蔽系统在一级推进阶段和二级推进阶段时其表面的温度、压力以及流体密度分布都比较均匀并且以飞行器的中轴线呈对称分布,自冷屏底部至顶部逐渐增大并呈现梯级分布;冷屏表面的速度分布相对均匀,自冷屏底部至顶部逐渐减小且呈现梯级分布,通过数值模拟结果的对比分析最终确定多目标空间高超声速飞行器在一级推进阶段不同飞行速度（3Ma、5Ma、7Ma、9Ma）时冷屏表面的总压值处于10~5～10~7Pa;动压值处于10~5～10~6Pa;温度值处于478.7～2618.2K;速度值处于655.9～2804.7m/s;流体密度值处于0.31～1.3 kg/m~3。空间飞行器在二级推进阶段不同飞行速度（10Ma、12Ma、14Ma、16Ma）时冷屏表面的总压值处于10~6～10~8Pa;动压值处于10~5～10~7Pa;温度值处于2111.3～10753.1K;速度值处于1797.1～5093.3m/s;流体密度值处于0.23～1.33 kg/m~3。在飞行中段时通过对比设计的两种冷屏模型,“下进下出”模型可将冷屏系统的压力控制在13100Pa附近、温度降低至66.36K以下,“下进上出”模型可将冷屏系统压力控制在氮工质三相点压力12520Pa,温度降低至70.82K以下;两种模型在控制冷屏系统压力、降低表面温度方面均能满足实现多目标空间飞行器红外隐形目的时对冷屏表面参数的要求,但“下进下出”模型在保持冷屏系统压力、温度稳定性方面更为突出,同时针对两种模型提高氮气的进口流速、加注具有一定过热度的氮气进行节流制冷时,冷屏系统表面的温度可以控制的更低,因此设计“下进下出”结构的冷屏模型、提高氮气的进口流速以及加注一定过热度的氮气制冷剂在降低冷屏系统表面的红外辐射强度、实现多目标空间高超声速飞行器红外隐形目的方面效果更佳。本文的研究内容和结果可以为致力于多目标空间冷屏蔽系统内部低温制冷、整体结构设计、表面参数深入拓展研究以及红外隐形技术的实际工程化应用的相关人员提供一定程度上的理论参考依据。