一、可重复使用运载器热防护系统性能分析研究（论文文献综述）
李志强,吴振强,魏龙,刘宝瑞,刘建中[1]（2020）在《热防护系统结构完整性试验评估技术研究进展》文中进行了进一步梳理重复使用飞行器兼具航空、航天飞行器的特点,具有快速、机动等优势,是目前国际航空航天领域的重要发展方向。热防护系统作为可重复使用飞行器的重要组成部分,再入阶段起到防隔热作用,保证飞行器内部冷结构以及仪器设备的正常工作。飞行器单次飞行任务涵盖发射、分离、在轨、再入、着陆等过程,需要经历复杂的空天服役环境,每次飞行都会对热防护系统造成不同程度的损伤,例如防热瓦涂层开裂、防热瓦脱落、连接松动、间隙发生变化等。热防护系统的结构完整性直接决定了飞行器的飞行安全和可重复性,需要在飞行器研制阶段开展热防护系统结构完整性的设计与试验评估。本文对国内外热防护系统结构完整性试验评估所涉及的试验体系、试验项目、标准规范等进行总结,给出了热防护系统结构完整性评估面临的关键技术问题和发展方向,为我国热防护系统的强度校核、环境适应性考核及试验验证提供技术支撑。
时圣波,王韧之,严立,孙培杰,唐硕[2]（2020）在《运载火箭尾段防热/承载一体化热防护系统设计及性能分析》文中研究表明先进热防护技术是可重复使用运载火箭研制的关键技术之一,具有高结构效率的防热/承载一体化热防护系统是运载火箭极具潜力的备选热防护方案。本文系统地总结了可重复使用运载火箭尾舱段防热和承载两方面的设计要求,设计了一种全复合材料防隔热/承载一体化热防护系统。开展了运载火箭尾段一体化热防护系统设计,进行了代表性单胞结构的高温环境地面试验,揭示了复合材料一体化热防护系统的防隔热机理。同时施加力学和热流载荷,利用有限元方法对运载火箭尾段进行了热力耦合分析,获得了尾段结构的温度场、应变场和应力场。结果表明:在典型载荷工况下一体化热防护系统内壁温度保持在89.2℃以下,内部最大应力不超过9.53 MPa,安全系数达到1.89。
王东伟[3]（2020）在《隔热瓦式热防护系统集成设计及软件开发》文中研究表明随着航天技术的发展与成熟,再入式飞行器由于其可多次使用、发射成本较低等优点受到越来越多的关注与青睐。与一次性使用的航天器相比,再入式飞行器在返回大气层时会受到强烈的热流载荷,极大程度地威胁着飞行器的承力结构和内部仪器安全。因此热防护系统设计是决定再入式飞行器设计成败的关键因素。目前,在大面积上采用隔热瓦式热防护系统,即在飞行器表面粘贴能耐高温的隔热瓦是比较常用的方案。通常情况下,再入式飞行器的不同部位将承受不同的力、热载荷。因此,为了在满足热防护要求的同时尽量减轻热防护系统的重量,需要在不同的受热区域分配合适的材料并进行全机防热瓦厚度分布设计。本文首先对传统热防护系统设计过程中容易遇到的一系列问题进行分析,针对主要问题提出了气动热流处理方法;阐述了隔热层中涉及的传热原理;然后根据工程实际情况建立简化的传热模型。随后,介绍了防热瓦厚度设计功能的实现原理,并建立了对应的数学模型。为了将算法和功能集成在一起,本文以C++和Python作为开发语言,将Open GL图形接口嵌入MFC框架,开发了一个具有交互功能的可视化界面,实现了专门针对热防护系统设计流程的前后处理模块。再调用Isight的优化模块和Abaqus的求解器作为计算模块,与前后处理模块串联,完成了一个自动化的热防护系统设计软件。最后,通过仿真模拟试验验证了该软件的有效性与实用性。
任小梦[4]（2020）在《相变材料对多层热防护系统热性能改善的研究》文中研究说明高超声速飞行器的热防护系统（TPS）能够保护飞行器在多次发射过程中持续工作,对于新一代可重复使用的再入飞行器至关重要,它可以显着降低发射成本并防止仪器过热。其中,多层热防护结构因具有承受结构载荷和高温隔热的优势而受到广泛关注,该结构使用的隔热材料一般只能适用于较温和的热环境。尽管在选择该系统的隔热材料时,相变材料（PCM）很少被考虑,但是它独特的材料属性却有助于改善此热防护结构的热性能。本文提出了一种使用PCM隔热的多层TPS的概念,其热性能的提高通过数值研究得到了证实。文章通过Fluent软件,以数值模拟的方式测试了未使用PCM和使用不同的PCM作为隔热层的模型,并且基于多层传热问题和相变问题,使用了有限体积法和焓法计算了所提出的热防护系统的温度响应。重现了两个经典的实验案例,以验证数值方法的可靠性,选择更优的计算方案。模型可以分为两大系列,即单面板TPS和双面板TPS,每个系列中又包含不同的子系列模型。单面板系列模型详细分析了在较严峻的飞行器气动热载荷下,仅使用传统隔热材料的模型无法满足系统的温度要求,即TPS内每个部分的最高温度均超过了它们的温度极限,而加入了PCM以后,不仅能够实现系统每一层温度均降低到各自的温度极限以下,还能够得到各子系列的质量最优与厚度最优设计。双面板系列模型关注了由于面板之间的间隙而导致的TPS内部传热不均匀的现象,PCM对系统热性能的优化主要依据中心处和间隙处两个位置的温度结果。PCM的存在改善了双面板TPS的热性能,且PCM的厚度和材料热物理属性对系统有不同程度的影响。
杜飞,徐超,鱼则行[5]（2019）在《可重复使用运载器结构健康监测技术研究进展》文中研究表明系统梳理了国内外针对可重复使用航天运载器开展的结构健康监测技术研究工作情况,并针对其中的关键技术问题,包括热防护系统连接松动检测、低温贮箱健康监测、结构冲击监测、在轨试验验证进行了详细讨论,总结了国内外的研究现状、技术能力以及发展趋势,指出了结构健康监测系统实际部署中的技术需求,为今后可重复使用运载器结构健康监测系统的实际应用提供借鉴。
沈斌贤[6]（2019）在《高速飞行器高温燃气逆向射流与发汗热防护的研究》文中研究指明高速飞行器是新时代航空航天领域研究的重点,其应用对于加速人类开拓太空、探索宇宙具有重要意义,热防护作为限制高速飞行器进一步提速的关键技术,对高速飞行器的应用及其突破性进展起着至关重要的作用。受到结构和材料的限制,传统的被动热防护和半被动热防护,难以适应未来高马赫、长时间、可重复的飞行条件,因此必须发展更加先进有效的主动热防护技术来满足未来的飞行任务,其中,通过流场控制而减小气动加热的主动热防护方法受到了青睐。逆向射流及其组合热防护方法就属于主动流动控制热防护方法,其原理是在飞行器头部驻点区逆向射出冷却介质,高强度的逆向射流将激波推离壁面,从而减小自由来流对飞行器表面的气动加热,其次低温的冷却介质在两侧形成低温回流区,进一步对飞行器结构进行隔热与冷却。本文以高速飞行器头部热防护结构为研究对象,以数值仿真为主要手段,对高速飞行器头部逆向射流及其组合热防护特性开展了系统地探讨。首先,对不同总压比逆向射流的流动模式及流场结构进行了数值与试验研究,获得了六种不同的流场结构。六种结构包括射流无法射出时的超声速钝体绕流结构,低压条件下射流亚临界射出与达到音速射出时的短射流模式,中压条件时的非稳态长射流模式（单次膨胀与多次膨胀）和高压时的短射流模式,分析表明较高压力下的短射流模式才具备高效的热防护性能。通过试验获得了低压短射流、中压长射流和高压短射流三种流动模式并与数值计算结果进行了比较,验证了数值方法的正确性。其次,提出采用固体燃气发生器作为逆向射流的介质供应系统,采用燃气发生器燃烧产生的燃气作为逆向射流的介质。通过数值仿真研究了燃气温度对逆向射流的减阻及防热性能的影响,研究表明高温燃气有利于提升逆向射流的减阻性能,但是会削弱其热防护性能,通过提升逆向射流的强度,可以增强射流的热防护效果。分析了射流马赫数对逆向射流减阻与防热性能的影响,在射流总压,总温和流量不变的情况下,通过拉法尔喷管对射流加速而降低射流静温的方法不会改善逆向射流的防热性能。第三部分在逆向射流的基础上引入层板发汗结构,驻点区采用逆向射流,再附区采用层板发汗进行强化热防护,充分利用两种热防护方式的优点,克服逆向射流再附区和层板发汗驻点区热防护性能差的缺点,形成组合热防护方式。分析了组合热防护结构的外流和壁面传热特性,计算表明发汗的引入有利于提升结构的热防护性能;然后进一步研究了攻角飞行时,组合结构的壁面传热性能,研究表明,引入的发汗流可以改善迎风面热环境恶劣区域的热防护性能。第四部分对球头结构的整体热状态进行了分析,首先对常温空气和高温燃气逆向射流球头结构进行了分析,获得了球头结构的热状态,高温燃气的引入会降低逆向射流的防热性能。其次对组合热防护结构的热防护性能进行了分析,分析了发汗流在结构内部流动时的吸热作用和在球头外部的隔热作用,发汗流的引入大幅提升了逆向射流热防护结构的冷却性能。最后分析了高温燃气对组合热防护的影响,研究表明高温燃气发汗对热防护性能的提升有限,而采用高温燃气逆向射流与常温空气发汗的组合热防护,通过合理地选择参数,可以用更少的流量获得比单纯常温空气逆向射流更好的热防护效果和热防护效率。本文基于逆向射流热防护机理,将高温燃气与层板发汗引入逆向射流热防护结构中,达到提升逆向热防护效率和简化逆向射流结构的目的,对于逆向射流的应用具有重要的工程意义。
唐青春[7]（2019）在《飞行器防热承载结构一体化设计与分析》文中提出随着马赫数不断的增加,当空间再入类飞行器飞行速度超过音速后,气动加热造成飞行器表面的温度大幅增加,气动加热导致的温度将高达1800℃,远超过目前传统的铝合金、碳环氧类复合材料的使用温度范围,结构面临着气动力与热的双重考验。为保证飞行器安全性与可靠性,进一步优化飞行器的重量,提升总体性能,建立一套对飞行器防热与承载结构设计分析方法是十分必要的。本文根据课题所研究的飞行器结构的服役环境和结构特点,利用温度场和热应力场的有限元法,建立典型防热承载一体化结构的数值模型,旨在对有限元模型建立方法进行研究,并对结构在热应力和气动载荷作用下的整体承载情况进行分析,为后续的各部件优化设计提供思路;同时研究基于胶接和机械连接两种连接方式的结构刚度匹配性,对比分析结果给出优选的连接方式,达到结构连接可靠性设计目的,指导结构连接可靠性优化;针对防热、承载结构,开展防热承载结构一体化热颤振分析,计算翼面结构的热模态,根据是否考虑结构阻尼对翼面气动弹性相应的计算结果,实现对结构刚度优化指导;通过建立包含前缘、迎风面和梁肋结构在内的整体机翼结构,研究了参数化的有限元模型建立方法,分析了三种典型防热承载结构。通过典型防热承载结构一体化结构设计方案研究,验证防热承载结构一体化设计方法的可行性。本文以三种典型防热承载连接结构为例,实现了从几何模型到离散化的有限元模型建立,所采用方法适用于不同分析类型和不同尺寸模型的建立;分析了热防护系统的优化设计思路和方法。
肖济良[8]（2019）在《高超声速气动辅助变轨飞行器多学科设计与优化》文中指出气动辅助变轨飞行器是一种新概念轨道转移飞行器。它能够利用地球大气这种资源,借助气动力,采取进入-溢出大气层的方式实现轨道转移,可以很大程度上减少推进剂的消耗,增加有效载荷,具有广阔的应用前景。本文提出一种翼身组合体构型的气动辅助变轨飞行器,搭建总体多学科设计平台,在概念设计阶段对飞行器进行总体参数敏感性分析与多学科优化分析,并基于优化结果开发了一款面向气动辅助变轨飞行器的力热一体仿真平台软件。本文梳理了影响气动辅助变轨技术的重要因素并总结气动辅助变轨飞行器设计准则;完成对气动辅助变轨飞行器的初步构型设计与几何参数化定义。以此为基础实现对气动辅助变轨飞行器的几何、气动、静稳定性、气动热、热防护、重量与轨迹模块的建模与学科分析,搭建了多学科综合设计平台进行总体参数敏感性分析,得到各学科性能指标的显着影响参数。将显着影响参数作为设计变量,完成对气动辅助变轨飞行器的多目标优化工作,得到满足设计要求的最优构型。开发了面向气动辅助变轨飞行器的力热一体仿真平台,实现了对飞行器轨道任务期间气动力、气动热与外热流仿真计算与结果可视化功能。
张丛[9]（2019）在《考虑内形光顺的防热瓦式热防护系统设计》文中研究指明随着航空航天技术的诞生与日益发展成熟,可重复使用的运载器因为其优异的性能获得了世界各主要国家与地区的青睐。相较于一般的航天器,可重复使用的运载器在再入大气的过程中会遭遇严重的气动加热问题,为了保障运载器在再入过程中的安全,热防护系统应运而生。热防护系统作为再入式运载器的最重要的子系统之一,需要在概念设阶段就对其加以考虑。本文首先针对热防护系统的自动化设计需求,对各个设计节点的热防护系统从热流数据读取与处理、表面辐射平衡温度的计算、防热层备选材料选择、一维传热模型分析与防热层厚度优化设计以及防热层材料的最终选定与结果输出这一流程中各个环节的具体实施进行了分析,并使用Isight完成了设计流程的集成与自动化实现。随后,为了解决由于热流密度分布差异造成的防热材料变更而导致的热防护系统内形曲线不连续的现象,本文提出了基于最小二乘拟合与Hermit形式的三次参数样条差值法的内形曲线光顺算法,并通过Matlab编程语言完成了算法的实现。最后,本文通过一个二维翼型算例,验证了热防护系统自动化设计流程以及内形曲线光顺算法的有效性。
景婷婷[10]（2018）在《碳氢燃料RBCC燃烧室再生冷却流动与换热特性研究》文中研究说明火箭基组合循环（Rocket Based Combined Cycle,RBCC）发动机有机融合了火箭发动机的高推重比和双模态吸气式冲压发动机高比冲的优势,可以实现宽速域、大空域条件下的高效工作,是未来可重复使用临近空间飞行器和航天运载器的理想动力。但是RBCC发动机面临着比火箭发动机和超燃冲压发动机更加严苛的热防护要求,其工作模态多、包线宽、发动机壁面热流严酷,并且壁面热环境随着时间和空间呈现强烈的非稳态特性。因此,RBCC发动机再生冷却热防护不是单一的部件级技术,而是包含了超临界冷却剂流动与换热、流/固耦合传热、碳氢燃料高温吸热裂解反应及宽工作边界下的多系统优化的多学科问题。因此,迫切需要深入开展基于超临界吸热碳氢燃料的RBCC发动机再生冷却中的流动和换热机理研究,有力支撑组合发动机热防护关键技术的发展。本文基于临近空间高超飞行器Ma5～6长时间巡航型任务背景,采用一维分析与三维数值模拟手段相结合的研究方法,分析比较了宽域工作的RBCC发动机热环境与其他推进形式的异同点,获得了RBCC发动机热负荷特点,开展了适用于RBCC发动机的超临界碳氢燃料的流动与换热特性研究,揭示了超临界碳氢燃料在动态热负荷下的非均匀流量分配机理,并基于复杂热负荷条件下的通道内流动特点,创新地提出了具有自适应特性的并联通道流量分配优化方法,最终完成了宽域变结构RBCC燃烧室再生冷却方案设计,为后续开展RBCC热防护长时间热考核试验奠定了基础。论文的主要内容和结论如下:（1）获得了热力喉道和几何喉道两种流道方案的RBCC发动机多模态热环境特点。通过恒壁温三维数值模拟过程,比较了0.04 m2捕获面积下的热力喉道RBCC流道方案与几何喉道流道方案的冲压流道、火焰稳定装置不同位置和不同工作马赫数下的热环境特点,分析了壁面温度对不同流道方案的RBCC发动机壁面热负荷的影响,从流道方案和燃烧组织角度为今后针对不同任务需求的RBCC方案初期设计提供依据,提高方案构建时整体性能-热防护一体化闭环程度。（2）建立了考虑流固耦合传热、超临界冷却剂物性变化及高温吸热裂解反应的碳氢燃料RBCC发动机再生冷却系统的一维与三维计算模型。采用真实气体状态方程计算超临界冷却剂的热物性参数,三步17组分简化反应机理模拟高温吸热裂解反应,并结合流固耦合传热过程建立了再生冷却一维分析模型,并基于该一维模型建立了再生冷却通道的初步设计方法。同时,建立了模拟再生冷却超临界碳氢燃料流动、换热与裂解吸热反应过程的单通道和多通道三维数值模型。通过电加热管实验数据校验,模型计算所得的冷却剂裂解率和温度与实验数据吻合良好,证实本文所建立的模型具有较好的准确性,能够为后续开展发动机再生冷却工作过程和机理分析提供研究方法。（3）针对凹腔火焰稳定装置的弯曲再生冷却通道开展了不同冷却剂入口温度、壁面热流及裂解反应下的弯曲通道内流动与换热特性数值模拟研究,揭示了冷却剂入口温度、壁面热流及裂解反应对弯曲冷却通道内的二次流特征、壁面温度分布等的影响机理。通过对单侧加热的90°弯曲冷却通道内碳氢燃料再生冷却过程的三维数值模拟发现,裂解反应有利于增强弯曲通道内的漩涡强度,横向壁面温差减小6.5%;同时,随着冷却剂入口温度升高,加热壁面的横向最大温差减小,最大裂解速率对应的入口温度下的横向最大温差为临界温度入口条件下的40%;另外,纯单侧加热的流固非耦合传热状态下,热流增大能提高转角内的涡量,但对于流固耦合传热条件下的固壁单侧加热状态,由于固体导热能有效减缓流体区域的纯单侧加热条件,加热热流增大对弯曲通道内的涡量分布影响较小。（4）通过不同热负荷下的并联多通道数值模拟,发现了超临界碳氢燃料在非均匀热流条件下的显着流量分配不均匀现象,由于超临界冷却剂热物性和组分随温度和压力的急剧变化,为了匹配换热单元的进出口压力,高热流通道内的冷却剂流量减小,对燃烧室再生冷却方案产生严重的不利影响,且低冷却剂流量对应高热流边界的不良冷却剂分配结果对壁面热流条件部分敏感。基于以上流动换热特征,本文提出了一种能够适应复杂热环境下并联多通道内流动特性的自适应流量分配改善方法。该方法利用相邻冷却通道内超临界碳氢燃料的流动参数差异,在自适应微孔内形成一股射流,同时在自适应微孔后建立“虚拟节流”,压缩低热流高流量管内的流通面积,以减小低热流管内的冷却剂流量,提高相邻管的流量分配均匀度,并研究了自适应微孔个数、位置、热流对流量改善效果的影响,验证了该自适应改善方法对强热流差异下的冷却剂流量分配不均匀性的改善效果显着。（5）建立了基于一维分析方法的轴向冷却剂控制策略。基于热力喉道和几何喉道两种流道布置方案的热环境时间域与空间域特点,开展了不同流道方案的轴向冷却剂流路设计研究,通过调整不同工作模态下的冷却剂流路布置方式,提高了发动机壁面总体温度均匀度。（6）基于RBCC变结构燃烧室热环境特点及管内流道换热规律的研究成果,针对小尺度0.04 m2捕获面积的变结构流道方案开展燃烧室再生冷却方案迭代设计,并通过数值模拟方法验证了该开环主动热防护方案的有效性,能够满足长时间热考核试验要求。
二、可重复使用运载器热防护系统性能分析研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、可重复使用运载器热防护系统性能分析研究（论文提纲范文）
（1）热防护系统结构完整性试验评估技术研究进展（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 飞行器热防护系统 |
| 2 热防护系统结构完整性评估流程 |
| 3 防护系统验证试验 |
| 3.1 力学性能试验 |
| 3.2 热综合性能试验 |
| 3.3 环境试验 |
| 3.3.1 冲击试验 |
| 3.3.2 振动试验 |
| 3.3.3 噪声试验 |
| 3.3.4 热噪声试验 |
| 3.3.5 淋雨试验 |
| 4 热防护系统结构完整性评估的发展方向 |
| 4.1 多场耦合试验技术 |
| 4.2 高温测试技术 |
| 4.3 无损检测技术 |
| 5 结论 |
（2）运载火箭尾段防热/承载一体化热防护系统设计及性能分析（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 运载火箭尾段防热/承载一体化热防护系统设计 |
| 1.1 运载火箭尾段一体化热防护系统的设计要求 |
| 1.2 一体化热防护系统的曲面单胞结构 |
| 1.3 火箭助推器尾段一体化热防护系统设计 |
| 2 单胞结构的高温环境实验 |
| 3 运载火箭尾段一体化热防护系统的热力耦合分析 |
| 3.1 有限元模型 |
| 3.2 载荷条件与边界条件 |
| 3.3 热力耦合响应结果分析与讨论 |
| 3.3.1 温度场 |
| 3.3.2 位移场 |
| 3.3.3 应力场 |
| 4 尾段一体化热防护系统与传统结构/热防护系统比较 |
| 5 结束语 |
（3）隔热瓦式热防护系统集成设计及软件开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 世界范围内最新可重复使用飞行器简介 |
| 1.2.2 热防护系统简介 |
| 1.2.3 TPS自动化设计软件系统介绍 |
| 1.3 本文的研究内容与工作 |
| 第二章 传热计算与厚度设计的基本原理及综合运用 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 传热学 |
| 2.2.1 传热理论介绍 |
| 2.2.2 基于Abaqus参数化建模功能的简化模型建立 |
| 2.3 优化方法 |
| 2.3.2 优化方法介绍 |
| 2.3.3 基于Isight的优化方法实现 |
| 2.4 热防护材料自动化厚度设计系统 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 可视化交互式几何外形建模技术 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 几何外形数据格式 |
| 3.3 交互式可视化的要求与功能实现 |
| 3.3.1 功能要求 |
| 3.3.2 功能实现与开发 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 热流数据处理方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 原始热流格式 |
| 4.3 热流数据映射 |
| 4.3.1 理论映射方法 |
| 4.3.2 数据映射算例 |
| 4.4 热流—时间曲线包络 |
| 4.4.1 曲线包络方法 |
| 4.4.2 曲线包络算例 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 TPS自动化设计总体方案及软件系统开发 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 自动化设计软件系统要求 |
| 5.3 软件系统开发 |
| 5.4 软件功能验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
| 附录 I:ABAQUS参数化建模代码 |
（4）相变材料对多层热防护系统热性能改善的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 高超声速飞行器研究背景 |
| 1.2 高超声速飞行器的热防护系统研究概况 |
| 1.2.1 热防护系统的分类和研究现状 |
| 1.2.2 相变材料的分类和特点 |
| 1.2.3 相变材料在航空航天中的应用 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 引入相变材料的多层热防护系统模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 引入相变材料的热防护系统的几何结构设计 |
| 2.2.1 单面板热防护系统的几何结构设计 |
| 2.2.2 双面板热防护系统的几何结构设计 |
| 2.2.3 多层热防护系统的气动加热环境 |
| 2.3 引入相变材料的多层热防护系统的传热数学模型 |
| 2.3.1 热防护系统数学模型的能量方程 |
| 2.3.2 热防护系统数学模型的动量方程 |
| 2.3.3 热防护系统的优化模型 |
| 2.4 数值方法的验证实验 |
| 2.4.1 多层传热问题验证 |
| 2.4.2 相变(熔化)问题验证 |
| 2.5 数值模型的仿真设置 |
| 2.5.1 数值模拟方案的选择 |
| 2.5.2 模型的初始条件和边界条件设定 |
| 2.5.3 网格和时间独立性验证 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 相变材料对单面板系统的热性能优化分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于传统材料的单面板热防护系统热性能分析 |
| 3.3 基于相变材料的单面板热防护系统热性能分析 |
| 3.3.1 使用HDPE材料隔热对单面板热防护系统热性能的影响 |
| 3.3.2 使用赤藓糖醇材料隔热对单面板热防护系统热性能的影响 |
| 3.3.3 使用尿素材料隔热对单面板热防护系统热性能的影响 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 相变材料对双面板组合系统的热性能优化分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 相变材料的存在对双面板热防护系统热性能的影响 |
| 4.2.1 不使用相变隔热的双面板热防护系统的热性能分析 |
| 4.2.2 使用相变隔热的双面板热防护系统的热性能分析 |
| 4.3 相变材料的厚度对双面板热防护系统热性能的影响 |
| 4.4 相变材料的热物理属性对双面板热防护系统热性能的影响 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（5）可重复使用运载器结构健康监测技术研究进展（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 热防护系统螺栓连接松动检测技术 |
| 2 低温贮箱结构健康监测技术 |
| 3 结构冲击损伤监测技术 |
| 4 结构健康监测系统的在轨验证 |
| 5 总结与展望 |
（6）高速飞行器高温燃气逆向射流与发汗热防护的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 高速飞行器研究进展 |
| 1.1.2 高超声速飞行器气动热环境 |
| 1.2 高超声速飞行器热防护方法 |
| 1.2.1 热防护方法介绍 |
| 1.2.2 逆向射流热防护简介 |
| 1.2.3 发汗冷却热防护简介 |
| 1.2.4 热防护发展趋势 |
| 1.3 论文研究意义 |
| 1.4 论文研究主要内容 |
| 第二章 基本方法与数值验证 |
| 2.1 数值计算方法 |
| 2.1.1 流动控制方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.1.3 有限体积方法 |
| 2.1.4 时间离散格式 |
| 2.1.5 空间离散格式 |
| 2.1.6 定解条件 |
| 2.2 数值方法验证 |
| 2.2.1 二维模型数值验证 |
| 2.2.2 三维模型数值验证 |
| 2.2.3 周期性边界条件验证 |
| 2.2.4 湍流模型验证 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 逆向射流流动模式数值与试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 逆向射流流动模式数值研究 |
| 3.2.1 射流总压比选择 |
| 3.2.2 数值计算模型 |
| 3.2.3 流场结构分析 |
| 3.2.4 壁面热流 |
| 3.3 逆向射流流动模式试验研究 |
| 3.3.1 试验系统介绍 |
| 3.3.2 逆向射流球头试验方案 |
| 3.3.3 试验结果分析 |
| 3.3.4 试验结果与数值计算对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 高温燃气逆向射流外流场及壁面传热数值研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 低燃温气体发生剂及其应用简介 |
| 4.3 高温燃气逆向射流热防护研究 |
| 4.3.1 高温燃气逆向射流结构 |
| 4.3.2 数值计算模型 |
| 4.4 燃气逆向射流外流场及壁面传热分析 |
| 4.4.1 流场特性 |
| 4.4.2 射流温度对减阻性能的影响分析 |
| 4.4.3 射流温度对防热性能的影响分析 |
| 4.4.4 射流马赫数对减阻和防热性能的影响 |
| 4.5 逆向射流减阻与防热效率研究 |
| 4.5.1 单位质量逆向射流减阻效率 |
| 4.5.2 单位质量逆向射流防热效率 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 逆向射流与层板发汗组合热防护外流场及壁面传热研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 逆向射流与发汗冷却组合热防护模型 |
| 5.2.1 逆向射流与发汗冷却组合热防护球头结构 |
| 5.2.2 数值计算模型 |
| 5.2.3 计算结果分析 |
| 5.3 逆向射流与层板发汗组合热防护壁面传热特性分析 |
| 5.3.1 组合热防护流场及热流特性分析 |
| 5.3.2 等质量流量单纯逆向射流与组合热防护对比 |
| 5.3.3 发汗孔流量对热防护的影响 |
| 5.3.4 发汗孔数目对热防护的影响 |
| 5.3.5 不同射流压力下组合热防护效果 |
| 5.4 攻角条件下,组合热防护外流场及壁面传热特性分析 |
| 5.4.1 攻角条件下,逆向射流流场及壁面传热特性 |
| 5.4.2 攻角条件下,组合热防护流场及壁面传热特性 |
| 5.5 高温燃气介质下,组合热防护壁面传热特性 |
| 5.5.1 流场特性 |
| 5.5.2 壁面传热特性 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 飞行器前缘球头结构热防护效果分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 逆向射流与发汗冷却结构设计 |
| 6.2.1 逆向射流与发汗冷却组合热防护结构 |
| 6.2.2 层板结构单元冷却气通道设计 |
| 6.3 飞行器前缘球头结构球头传热分析方法 |
| 6.3.1 气动热计算 |
| 6.3.2 球头结构传热计算方法 |
| 6.4 逆向射流热防护效果分析 |
| 6.4.1 逆向射流热防护传热分析 |
| 6.4.2 高温燃气介质下,逆向射流热防护传热分析 |
| 6.5 组合结构热防护效果分析 |
| 6.5.1 三种热防护方式性能对比 |
| 6.5.2 组合热防护球头传热分析 |
| 6.5.3 冷却剂隔热与吸热性能分析 |
| 6.5.4 低压射流,组合热防护传热分析 |
| 6.6 高温燃气介质下,组合结构热防护效果 |
| 6.6.1 同温介质,组合热防护效果 |
| 6.6.2 异温介质,组合热防护效果 |
| 6.7 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 研究内容及创新点 |
| 7.1.1 主要研究内容 |
| 7.1.2 创新点 |
| 7.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（7）飞行器防热承载结构一体化设计与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.2.1 国外发展现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 现状分析 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 防热承载一体化结构分析方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 防热承载一体化结构方案 |
| 2.2.1 结构方案 |
| 2.2.2 技术指标 |
| 2.3 防热承载结构一体化设计方法及流程 |
| 2.3.1 防热承载结构一体化设计关键技术 |
| 2.3.2 防热承载结构一体化设计流程 |
| 2.4 防热承载结构一体化分析理论 |
| 2.4.1 防热承载结构一体化分析特点 |
| 2.4.2 防热承载结构一体化数值分析方法 |
| 2.4.3 气动热弹性耦合求解 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 两种连接方式的结构刚度匹配性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 分析流程 |
| 3.3 防热承载结构一体化有限元建模 |
| 3.4 边界与载荷约束方法 |
| 3.4.1 子结构有限元模型强迫位移边界条件 |
| 3.4.2 施加温度载荷 |
| 3.5 计算结果 |
| 3.5.1 胶接连接 |
| 3.5.2 机械连接 |
| 3.5.3 对比分析 |
| 3.6 小结 |
| 第4章 防热承载一体化结构热刚度分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 热模态计算 |
| 4.3 机翼结构气动弹性响应计算 |
| 4.3.1 不考虑结构阻尼的机翼热气动弹性响应计算 |
| 4.3.2 带结构阻尼的机翼热气动弹性响应计算 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 机翼一体化结构设计实现 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 机翼结构模型建立 |
| 5.2.1 三维数模及几何修复 |
| 5.2.2 网格划分 |
| 5.2.3 材料模型 |
| 5.2.4 载荷施加 |
| 5.2.5 接触定义 |
| 5.2.6 边界约束 |
| 5.3 机翼计算结果分析 |
| 5.3.1 机翼前缘结果分析 |
| 5.3.2 迎风面热防护结构结果分析 |
| 5.3.3 梁肋主结构计算结果分析 |
| 5.4 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）高超声速气动辅助变轨飞行器多学科设计与优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 气动辅助变轨技术 |
| 1.3 气动辅助变轨研究现状与进展 |
| 1.3.1 技术概述 |
| 1.3.2 气动辅助变轨飞行器 |
| 1.4 多学科设计与优化技术 |
| 1.4.1 技术概述 |
| 1.4.2 相关研究进展 |
| 1.5 本文主要工作 |
| 第二章 气动辅助变轨飞行器设计规律与准则 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 气动辅助变轨技术关键因素分析 |
| 2.2.1 升阻比 |
| 2.2.2 最大升力系数 |
| 2.2.3 弹道系数 |
| 2.2.4 过载 |
| 2.2.5 大气参数 |
| 2.3 AOTV设计规律与设计准则 |
| 2.3.1 气动辅助变轨技术要求 |
| 2.3.2 飞行器外形设计规律与准则 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 AOTV多学科分析方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 几何参数化建模 |
| 3.3 气动力快速计算 |
| 3.3.1 计算流程 |
| 3.3.2 气动力快速计算方法 |
| 3.4 气动热环境预测 |
| 3.4.1 气动力环境预测方法 |
| 3.4.2 壁面辐射热平衡温度预测 |
| 3.5 热防护系统设计与优化 |
| 3.5.1 热防护系统计算方法 |
| 3.5.2 热防护系统优化 |
| 3.6 重量计算 |
| 3.6.1 重量计算总体思路 |
| 3.6.2 基于统计方法的重量估算方法 |
| 3.7 大气段飞行轨迹设计与优化 |
| 3.7.1 优化数值解法 |
| 3.7.2 AOTV简化数学模型 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 AOTV总体方案设计及多学科综合分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 AOTV初始方案设计 |
| 4.2.1 设计要求及约束 |
| 4.2.2 气动外形设计 |
| 4.3 AOTV多学科分析建模 |
| 4.3.1 几何建模 |
| 4.3.2 气动建模 |
| 4.3.3 静稳定性建模 |
| 4.3.4 气动热建模 |
| 4.3.5 轨迹建模 |
| 4.3.6 热防护建模 |
| 4.3.7 重量建模 |
| 4.3.8 多学科综合分析 |
| 4.4 AOTV总体参数敏感性分析 |
| 4.4.1 敏感性分析方法 |
| 4.4.2 敏感性分析结果 |
| 4.4.3 敏感性分析结论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 AOTV多学科优化设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 多学科优化模型 |
| 5.2.1 飞行条件 |
| 5.2.2 优化目标 |
| 5.2.3 设计变量 |
| 5.2.4 约束条件 |
| 5.2.5 问题描述 |
| 5.3 多学科优化方法 |
| 5.3.1 优化方法 |
| 5.3.2 代理模型 |
| 5.3.3 试验设计方法 |
| 5.3.4 多学科优化流程 |
| 5.4 优化结果与分析 |
| 5.4.1 代理模型误差分析 |
| 5.4.2 优化结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 AOTV力热一体仿真平台 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 仿真平台设计思路与计算流程 |
| 6.2.1 功能汇总 |
| 6.2.2 设计思路与计算流程 |
| 6.3 力热仿真方法 |
| 6.4 仿真平台设计 |
| 6.4.1 仿真平台架构设计 |
| 6.4.2 仿真平台工作流程 |
| 6.4.3 仿真平台交互界面设计 |
| 6.5 算例验证 |
| 6.5.1 AOTV几何模型 |
| 6.5.2 降轨段算例验证 |
| 6.5.3 气动辅助变轨段算例验证 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文工作总结 |
| 7.2 进一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（9）考虑内形光顺的防热瓦式热防护系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 世界各国/地区新型可重复使用飞行器简介 |
| 1.2.2 热防护系统简介 |
| 1.2.3 TPS系统自动设计方法 |
| 1.2.4 曲线/曲面的光顺算法研究 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 第二章 TPS的集成设计系统 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 热流数据的工况筛选与映射 |
| 2.3 表面最高辐射平衡温度的计算 |
| 2.4 设计点材料的初选及材料数据库 |
| 2.5 防热层的厚度优化设计 |
| 2.5.1 传热模型的建立 |
| 2.5.2 厚度优化设计方法 |
| 2.6 设计系统集成的软件实现 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 TPS内形曲线光顺算法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 弧长参数化方法 |
| 3.3 最小二乘法拟合 |
| 3.4 Hermit形式的参数三次样条插值 |
| 3.5 TPS内形曲线光顺算法 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 集成设计系统与光顺算法的综合运用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 翼型表面流场计算模型 |
| 4.2.1 研究对象描述 |
| 4.2.2 热流计算模型 |
| 4.2.3 防热层备选材料以及温区划分 |
| 4.3 航天飞机轨道算例 |
| 4.3.1 轨道参数 |
| 4.3.2 热流计算结果 |
| 4.3.3 TPS集成设计结果 |
| 4.4 X-34轨道算例 |
| 4.4.1 轨道参数 |
| 4.4.2 热流计算结果 |
| 4.4.3 TPS集成设计结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文工作总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在校期间的研究成果及发表的学术论文 |
| 附录I:TPS防热层材料属性 |
（10）碳氢燃料RBCC燃烧室再生冷却流动与换热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 发动机主动热防护系统研究现状 |
| 1.2.1 火箭发动机主动热防护系统研究现状 |
| 1.2.2 冲压发动机主动热防护系统研究现状 |
| 1.2.3 火箭基组合循环动机主动热防护系统研究现状 |
| 1.2.4 RBCC发动机燃烧室热防护系统的设计难点 |
| 1.3 主动冷却相关技术研究现状 |
| 1.3.1 管内强化换热技术 |
| 1.3.2 并联通道流量分配技术 |
| 1.4 超临界碳氢燃料换热机理研究现状 |
| 1.4.1 碳氢燃料研究现状 |
| 1.4.2 超临界碳氢燃料换热特性 |
| 1.4.3 碳氢燃料裂解反应机理及简化 |
| 1.5 本文研究意义 |
| 1.6 本文研究内容 |
| 2 基于超临界裂解煤油的再生冷却分析模型 |
| 2.1 RBCC发动机主动冷却的一维分析方法 |
| 2.1.1 RBCC燃烧室再生冷却一维传热模型 |
| 2.1.2 碳氢燃料超临界物性估算方法 |
| 2.1.3 吸热型碳氢燃料裂解反应机理简化 |
| 2.1.4 固体材料物理性质 |
| 2.2 RBCC发动机主动冷却的三维数值计算模型 |
| 2.2.1 物理模型及边界条件 |
| 2.2.2 控制方程 |
| 2.2.3 网格无关性验证 |
| 2.2.4 模型准确度校验 |
| 2.2.5 一维分析模型与三维数值模型比较 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 多模态RBCC燃烧室热环境分析 |
| 3.1 热力喉道RBCC发动机燃烧室热环境分析 |
| 3.1.1 壁面温度对热力喉道方案的壁面热负荷的影响 |
| 3.1.2 热力喉道冲压流道热环境分析 |
| 3.2 几何喉道RBCC发动机燃烧室热环境分析 |
| 3.2.1 壁面温度对几何喉道方案的壁面热负荷的影响 |
| 3.2.2 几何喉道冲压流道热环境分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 基于多模态热负荷的超临界碳氢燃料流动与换热特性分析 |
| 4.1 弯曲冷却通道内的超临界碳氢燃料的换热特性研究 |
| 4.1.1 弯曲通道内的流动与换热特性 |
| 4.1.2 冷却剂入口温度的影响 |
| 4.1.3 壁面热流的影响 |
| 4.2 并联多通道非均匀流量分布的自适应改善方法 |
| 4.2.1 超临界裂解煤油的并联通道流量分配特性 |
| 4.2.2 复杂热环境下自适应微孔的改善机理 |
| 4.2.3 自适应微孔位置对流量改善效果的影响 |
| 4.2.4 自适应微孔个数对流量改善效果的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 宽域变结构RBCC燃烧室的主动冷却方案研究 |
| 5.1 不同流道方案的轴向冷却剂流路优化 |
| 5.1.1 热力喉道方案 |
| 5.1.2 几何喉道方案 |
| 5.2 基于一维程序的燃烧室闭环主动冷却通道设计 |
| 5.2.1 通道全局几何参数设计 |
| 5.2.2 局部特殊位置处的通道几何参数设计 |
| 5.3 发动机多通道冷却的耦合数值模拟研究 |
| 5.3.1 数值模拟方法 |
| 5.3.2 基于Ma3.0的发动机多通道冷却的耦合数值模拟研究 |
| 5.3.3 基于Ma6.0的发动机多通道冷却的耦合数值模拟研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 论文工作总结与结论 |
| 6.2 论文主要创新点 |
| 6.3 对未来工作的展望 |
| 参考文献 |
| 附录 主要符号表 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
四、可重复使用运载器热防护系统性能分析研究（论文参考文献）
- [1]热防护系统结构完整性试验评估技术研究进展[J]. 李志强,吴振强,魏龙,刘宝瑞,刘建中. 强度与环境, 2020(05)
- [2]运载火箭尾段防热/承载一体化热防护系统设计及性能分析[J]. 时圣波,王韧之,严立,孙培杰,唐硕. 上海航天(中英文), 2020(04)
- [3]隔热瓦式热防护系统集成设计及软件开发[D]. 王东伟. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [4]相变材料对多层热防护系统热性能改善的研究[D]. 任小梦. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [5]可重复使用运载器结构健康监测技术研究进展[J]. 杜飞,徐超,鱼则行. 宇航学报, 2019(10)
- [6]高速飞行器高温燃气逆向射流与发汗热防护的研究[D]. 沈斌贤. 国防科技大学, 2019(01)
- [7]飞行器防热承载结构一体化设计与分析[D]. 唐青春. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [8]高超声速气动辅助变轨飞行器多学科设计与优化[D]. 肖济良. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [9]考虑内形光顺的防热瓦式热防护系统设计[D]. 张丛. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [10]碳氢燃料RBCC燃烧室再生冷却流动与换热特性研究[D]. 景婷婷. 西北工业大学, 2018(04)
标签：组合优化论文;