組合動力飛行器結(jié)構(gòu)_熱防護系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)研究

1、摘要摘要組合動力飛行器在飛行過程中受到復雜的力熱載荷，結(jié)構(gòu)熱防護系統(tǒng)設(shè)計是其總體設(shè)計的一項關(guān)鍵技術(shù)。本文從熱防護系統(tǒng)設(shè)計、機翼結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化設(shè)計、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計三個方面展開研究，完成了組合動力飛行器的結(jié)構(gòu)熱防護系統(tǒng)方案設(shè)計。主要工作包括以下幾個方面：(1)分析了組合動力飛行器的力熱環(huán)境，給出其結(jié)構(gòu)熱防護系統(tǒng)初步方案。在多學科設(shè)計優(yōu)化環(huán)境下梳理了各學科間的耦合關(guān)系，建立了組合動力飛行器結(jié)構(gòu)熱防護系統(tǒng)設(shè)計流程。(2)針對組合動力飛行器的熱防

2、護需求，建立熱防護系統(tǒng)設(shè)計方法。基于工程估算方法計算了組合動力飛行器的氣動熱環(huán)境，并利用空間插值方法建立了氣動熱數(shù)據(jù)庫。結(jié)合國外典型組合動力飛行器的熱防護方案，完成了本文組合動力飛行器的熱防護方案選型與優(yōu)化設(shè)計，最終獲得組合動力飛行器熱防護系統(tǒng)質(zhì)量為7102.3kg，占飛行器干重的19.19%。(3)針對結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化設(shè)計需求，以組合動力飛行器機翼結(jié)構(gòu)為例，采用“兩級三層”布局優(yōu)化設(shè)計方法，第一級通過拓撲優(yōu)化獲得機翼結(jié)構(gòu)的主傳力路徑，第二

3、級通過形狀尺寸綜合優(yōu)化設(shè)計獲得機翼結(jié)構(gòu)的最優(yōu)布局方案。此外，將飛行器不同部位的材料選擇納入結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計范疇，提出了結(jié)構(gòu)離散材料選型優(yōu)化設(shè)計方法，完成了機翼結(jié)構(gòu)不同部位的材料選型優(yōu)化設(shè)計。(4)基于均勻化方法建立了典型加筋板結(jié)構(gòu)的剛度性能等效方法，并通過算例驗證了等效方法的準確性?；诘刃Ｐ团c拓撲優(yōu)化結(jié)果，建立了組合動力飛行器的結(jié)構(gòu)有限元模型，完成了結(jié)構(gòu)瞬態(tài)傳熱分析與優(yōu)化設(shè)計，最終得到組合動力飛行器的最優(yōu)結(jié)構(gòu)質(zhì)量。本文研究內(nèi)容為組合動力

4、飛行器總體設(shè)計階段的結(jié)構(gòu)熱防護系統(tǒng)設(shè)計提供了一套完整的設(shè)計流程，滿足組合動力飛行器多學科設(shè)計優(yōu)化中對于結(jié)構(gòu)熱防護系統(tǒng)的設(shè)計需求，為該類型組合動力飛行器的結(jié)構(gòu)熱防護系統(tǒng)設(shè)計提供技術(shù)支撐。關(guān)鍵詞：組合動力飛行器熱防護系統(tǒng)布局優(yōu)化剛度等效優(yōu)化設(shè)計I西北工業(yè)大學碩士學位論文combinedcyclepropulsionvehicleprovideacompleteprocessofstructurethermalprotectionsystem