《高超聲速飛行器多場耦合機理及動力學基礎問題研究》是依託中國航天空氣動力技術研究院，由劉子強擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：高超聲速飛行器多場耦合機理及動力學基礎問題研究
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：劉子強
- 依託單位：中國航天空氣動力技術研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高超聲速飛行器的研究發展，使高超聲速熱氣動彈性問題越來越具重要性。高超聲速熱氣動彈性問題涉及空氣動力學、結構傳熱學、固體力學以及自動控制原理等多個學科，需要發展跨學科的創新理論和方法支撐關鍵基礎科學問題，但相關技術遠未成熟，是近空間飛行器研製中無法迴避並急需開展的重要問題。本項目以高超聲速飛行器研製技術為套用背景，開展以下基礎科學問題研究：（1）翼面、熱防護結構的氣動/結構耦合動力學建模方法研究；（2）高超聲速飛行器結構不確定性、非線性因素對結構動力學特性的影響研究；（3）高超聲速多場耦合動力學高效計算方法研究；（4）高超聲速氣動彈性風洞實驗方法及技術研究。揭示多物理場相互作用機理及強弱關係，發展集風洞實驗、數值計算和理論分析為一體的綜合研究手段。項目的研究將對國家高超聲速飛行器結構氣動彈性設計和分析提供自主創新的理論和支撐，並提供堅實的技術成果儲備，支持相關工程技術套用的發展。
結題摘要
本項目以高超聲速飛行器為套用背景，圍繞氣動彈性分析的熱-力解耦基礎、高超聲速氣動彈性風洞基礎實驗數據獲取及高超聲速非定常氣動力理論驗證等基礎科學問題開展研究，採用風洞實驗、數值計算和理論分析多種研究手段。項目以高超聲速飛行器典型部件為研究對象，在滿足具有實用基礎及特徵要求的條件下，開展了典型高超聲速飛行器氣動構型和結構建模研究，建立了氣動熱計算方法，完成了以CFD/CSD耦合數值計算技術為主的熱氣動彈性耦合數值計算方法及平台建立。通過高超風洞試驗模型方案和縮比設計，建立了工程實用的高超氣彈風洞實驗裝置，解決了模型保護、變動壓及實驗數據分析等難題，建立了風洞實驗多場耦合測量技術，並成功開展了舵翼面高超顫振實驗，獲取了寶貴的實驗數據。通過數值計算與風洞實驗的相互比對，驗證了實驗及計算方法的有效性。此外，建立了非定常氣動力和模型參數的辨識計算技術。通過項目研究，國內首次成功開展了高超聲速氣動彈性風洞實驗，獲得了舵翼面高超聲速顫振動壓等關鍵數據、驗證了典型部件結構顫振模式。此外，通過數值計算與實驗結果比對，驗證了“分層求解”思路的可行性及正確性，研究了關鍵參數對顫振邊界的影響規律。項目對典型結構高溫環境下多物理場的耦合動力學特性規律性的研究，揭示了多物理場耦合性質的強弱屬性，建立了工程實用的高超聲速氣動彈性理論、數值分析方法及風洞試驗技術。項目的研究成果對國家高超聲速飛行器結構氣動彈性設計和分析提供了自主創新的理論支撐及技術儲備，支撐了相關工程技術套用的發展。
