[发明专利]基于数据库的复杂外形飞行器分布式热环境参数预测方法

摘要

基于数据库的复杂外形飞行器分布式热环境参数预测方法，属于航天器热环境设计领域。该方法建立飞行器表面热流数据库，利用POD方法对数据库进行降阶处理，得到数据库的正交基向量，结合相应的基系数插值方法，能够快速沿弹道预测飞行器表面热环境参数。该方法能够真实的反映出复杂外形飞行器表面各点气动热环境空间分布特征及干扰特征，和数值结果对比表明，该方法能够大幅提高计算效率，并且不损失预测精度。通过沿弹道各点为防热温度场计算提供表面分布式热流，能够得到更加精细的温度分布，从而提高整个防隔热系统的设计水平。

主权项

1.基于数据库的复杂外形飞行器分布式热环境参数预测方法，其特征在于包括如下步骤：(1)根据地面风洞测热试验和飞行试验测量数据，选择一种合适的数值计算方法；利用如下方法，选择一种合适的数值计算方法：(1.1)选择飞行器的一个典型工况，所述典型工况对应一组具体的工况参数，采用常用的数值计算方法进行计算，得到飞行器表面热流参数，常用的数值方法包括AUSM、AUSMPW、ROE等通量差分格式。(1.2)将不同数值计算方法得到的飞行器表面热流参数进行横向对比分析，对所有数值计算方法得到的飞行器表面第s个点的热流参数计算平均值q_avgs，判断q_ns和q_avgs是否满足|q_ns‑q_avgs|≥δ，δ＝5％×q_avgs，如果满足，抛弃第n种数值计算方法，否则，保留第n种数值计算方法，其中q_ns表示第n种数值计算方法计算得到的飞行器表面第s个点的热流参数。(1.3)利用经过步骤(1.2)后剩余的数值计算方法，针对地面风洞测热试验模型和试验状态参数进行数值计算并对比结果，抛弃与试验状态测试热流偏差最大的结果对应的数值计算方法，地面风洞测热试验模型是实际飞行器的等比例缩小模型。(1.4)利用与设计飞行器气动布局相近，且已经开展过飞行试验的飞行器实际飞行时的表面实测热流参数，与经过步骤(1.3)后剩余的数值计算方法在同样状态下得到的飞行器表面热流参数与实际飞行时的表面热流参数进行对比，选择计算结果与实际飞行时表面热流参数最接近的数值计算方法；(2)建立一套四边形网格作为飞行器表面基准网格；(3)根据设计的飞行器高度、马赫数、攻角和舵偏的使用范围，利用选择的数值计算方法进行数值计算，获得每组高度、马赫数、攻角和舵偏状态对应的飞行器表面热流参数，进入步骤(4)；(4)把每组高度、马赫数、攻角和舵偏状态对应的飞行器表面热流参数投影到步骤(2)建立的飞行器表面基准网格中，得到飞行器表面热流参数数据库，进入步骤(5)；(5)利用飞行器表面热流参数数据库进行弹道参数分析，判断飞行器表面热流参数数据库是否覆盖弹道上每个点的高度、马赫数、攻角和舵偏参数，如果全覆盖或部分覆盖，则进入步骤(6)，否则，扩大飞行器高度、马赫数、攻角和舵偏的使用范围，进入步骤(3)；(6)采用POD方法结合径向基函数插值方法对覆盖部分进行分布式热环境参数预测，得到实际飞行弹道上每个点的高度、马赫数、攻角和舵偏状态对应的飞行器表面热流参数。