飛行器熱結構設計及熱力耦合響應分析.pdf

1、目前,各個國家正在著力研究新一代的航天飛行器,使其朝著更快、更輕的方向逐步發(fā)展。由于飛行器在其服役的過程當中面臨著復雜、惡劣的載荷環(huán)境,因此飛行器的熱結構是決定飛行器能否順利完成目標任務的關鍵因素。對于飛行器的熱結構設計來說,首先應當正確獲得飛行器在工作過程中的熱流以及結構載荷,對結構的各獨立變量選取不同的參數(shù),然后通過分析獲得結構的溫度場以及應力場結果,在計算結果的基礎上對結構進行設計。在本文當中,以飛行器的熱結構為研究對象,對飛行器

2、熱結構進行了設計,并求解了結構的熱力耦合響應。
　　首先基于飛行器熱結構的外部尺寸要求,提出結構的初始參數(shù)以及選材方案。然后對結構的各獨立變量選取不同的數(shù)值,建立熱結構的靜力學分析有限元模型,對結構的應力場以及穩(wěn)定性進行分析。選取適當?shù)膹姸壤碚撘约敖Y構的臨界失穩(wěn)系數(shù),對結構進行強度以及穩(wěn)定性校核。確定滿足結構強度以及穩(wěn)定性條件的質量最小的結構參數(shù)。
　　選取蜂窩結構的單胞模型作為研究對象,建立結構傳熱分析的有限元模型?？紤]結

3、構的對流以及輻射換熱的邊界條件,對結構進行瞬態(tài)熱分析,獲得結構在飛行過程中的溫度場分布。研究不同的涂層厚度、涂層輻射率以及載荷對于結構內外壁溫度場的影響,確定使內壁溫度低于結構最大工作溫度的隔熱涂層厚度的最小值。
　　建立飛行器熱結構的整體熱力耦合分析有限元模型,得到了結構各個部分在整個工作過程中的溫度場分布,與單胞結構的溫度場結果進行了對比,驗證了熱力耦合分析模型的準確性。采用順序耦合的方法求解了含有熱應力的結構的應力場。選取適