高速飞行器气动热参数辨识方法深入研究

高速飞行器在飞行过程中，会出现气动加热问题，其防热系统的成功设计在很大程度上依赖于对飞行器表面热流密度和防热材料性能的有效辨识。本项目针对前期气动热参数辨识研究和实际应用中出现的一些新的应用基础问题，开展进一步的深入研究，具体包括：表面热流密度可辨识性准则的理论分析；考虑防热层烧蚀碳化情况下的气动热参数辨识方法研究；防热层采用半透明防热材料情况下耦合传导/辐射的气动热参数辨识方法研究；多层防热材料构成防热层的情况下考虑接触热阻的气动热参数辨识方法研究；同时开展地面风洞实验，对上述辨识方法和表面热流密度可辨识性准则进行验证。通过这些研究，可以使研究对象更接近飞行的实际情况，提高飞行器表面热流密度辨识结果的可信度，从而更好地为高速飞行器防热系统精细设计提供参考。

高速飞行器在飞行过程中，会出现气动加热问题，其防热系统的成功设计在很大程度上依赖于对飞行器表面热流密度和防热材料性能的有效辨识。本项目针对前期气动热参数辨识研究和实际应用中出现的一些新的应用基础问题，开展了进一步的深入研究，具体进展如下。对表面热流密度可辨识性准则进行了理论分析，将傅立叶数作为表面热流可辨识性的主要相似参数，初步建立起了表面热流可辨识性准则。建立了求解变几何域表面热流辨识和几何外形辨识问题的顺序函数法和共轭梯度法，对防热层烧蚀碳化的情况开展了基于热解面模型的气动热参数辨识方法研究。建立了防热层采用半透明防热材料情况下耦合传导/辐射的气动热参数辨识方法和多层防热材料构成防热层的情况下考虑接触热阻的气动热参数辨识方法研究，分析了测点位置和测量精度对辨识结果的影响规律。同时，根据钝头型碳酚醛材料Narmco4028试件在电弧风洞中的烧蚀试验、封装二十八烷长方体热控单元融化过程接触热阻测量试验等典型状态的地面实验和仿真计算模拟结果，对上述辨识方法和表面热流密度可辨识性准则的有效性进行了初步验证。通过这些研究，使研究对象更接近飞行的实际情况，提高了飞行器表面热流密度辨识结果的可信度，从而能更好地为高速飞行器防热系统精细设计提供参考。目前，相关辨识方法与可辨识性准则已在工程飞行器的气动热环境分析、测量中得到初步应用。项目培养毕业硕士研究生1人，发表10篇学术期刊论文，7篇被EI/SCI检索。