● 摘要
高超声速飞行器对于未来空间探索及军事领域具有重要的战略价值，气动加热严重是高速飞行器的突出特点之一。可重复使用飞行器由于其外形复杂、再入飞行范围广等特点使得气动热环境预测困难，成为目前国际上的研究热点。气动热工程方法已不能满足日益精细化的设计需求，数值模拟以其成本低、数据完备、适用范围广等优势成为研究高超声速气动热问题的有效手段，但仍难以满足飞行器快速优化设计和沿轨道实时分析热环境的要求。
本文发展了一种工程计算与数值计算结合的复杂外形高速飞行器表面热流快速计算方法，以类X-33飞行器为例，研究了气动热数据的基本构成方法、基于数值计算和工程计算结果数据的插值算法等问题，开展了多状态的飞行器数值仿真和工程计算，基于结果数据编制了插值算法程序，通过计算对比验证了方法的可行性。该方法有效弥补了数值计算耗时巨大，工程计算精度不足的问题，能够满足飞行器再入时气动热环境的实时预测和新型飞行器开发阶段设计参数快速变化的需求。在此基础上，以SQL Server作为后台数据库管理软件，采用Visual Studio编程，将各模块有效地结合起来搭建了飞行器表面热流计算系统平台。最后对试验数据外推到真实飞行状态的气动热天地换算方法做了一点简单的讨论，旨在研究风洞试验数据在本计算方法中的应用。
本文的工作是工程、数值混合计算方法在高速飞行器上的应用，为复杂外形高速飞行器气动加热问题的快速、高精度预测提供了思路。本文开发的软件平台作为一种计算工具，可以有效地应用于高速飞行器的工程设计之中。