充氣式減速器氣動特性與瞬態(tài)溫度場數(shù)值模擬分析.pdf

1、充氣式減速器具有重量輕、收攏體積小、展開阻力面積大和氣動熱小等優(yōu)點，可由充氣展開柔性阻力面產(chǎn)生的氣動阻力實現(xiàn)減速，并由減速器外表面的柔性耐高溫材料形成防熱層抵御氣動減速過程中由氣動熱導致的高溫。充氣式減速器再入飛行過程中，產(chǎn)生氣動力和氣動熱問題、以及氣動力作用在柔性充氣結(jié)構(gòu)上的受力特性與氣動熱作用在防熱層上的熱傳導問題。這些問題的解決可為充氣式減速器的可靠減速提供一定的參考依據(jù)。
　　針對充氣式減速器的高超聲速減速問題，本文建立了

2、減速器再入過程中的流場分析模型，通過氣流控制方程確定了高超聲速流場數(shù)值分析計算方法，研究了減速器高超聲速下的流場特性。其次，針對減速器不同飛行工況，包括無攻角與有攻角飛行，通過采用非結(jié)構(gòu)化貼體邊界層網(wǎng)格分析了氣動特性參數(shù)并驗證計算準確性；對比分析了不同再入速度時，充氣展開阻力面受到的氣動阻力和溫度變化規(guī)律。歸納了減速器結(jié)構(gòu)的半錐角對氣動減速的影響規(guī)律。結(jié)合實際飛行工況時的大氣環(huán)境參數(shù)，給出了減速器不同馬赫數(shù)飛行中受到的氣動阻力和由氣動熱

3、引起的阻力面高溫。最后，與文獻中高超聲速流場計算算例進行對比，驗證本文計算的正確性。
　　基于充氣式減速器結(jié)構(gòu)的幾何非線性求解方法，研究了充氣式減速器在氣動力載荷作用下的受力特性。首先，基于幾何非線性理論，建立了充氣式減速器的有限元分析模型，研究了充壓作用下的幾何非線性變形以及不同綁帶和圓環(huán)的受力特性；分析了再入飛行時氣動載荷作用下，充氣式減速器構(gòu)件的受力特性。最后，給出了充氣壓力、結(jié)構(gòu)參數(shù)對充氣式減速器綁帶以及圓環(huán)的受力特性影響