● 摘要
高超声速飞行器在的大气层中飞行时，迎风面受到气流的强烈压缩，会形成严重的气动加热，这对飞行器的气动特性及飞行安全有重要的影响。所以热防护系统在高超声速飞行器的设计中占有重要的位置。但是限于当前的实验技术以及实验设备，地面实验还无法准确模拟所有的真实飞行条件，这时就必须借助CFD的研究手段，采用数值模拟的方法来研究飞行器的气动加热。其中工程估算方法由于其高效率以及具有满足工程需求的精度，在飞行器初步设计阶段发挥着很重要的作用，但是它只能应用于一些简单外形，对于一些复杂外形的三维流动的描述则不能满足,而数值模拟方法在这方面体现了它的优势,不但能够模拟流场的整体结构,还能对一些细节进行描述。在本文中,首先给出了高超声速气动热的控制方程和数值求解算法；其次，对气动热的工程估算进行了简单的介绍,并采用经典算例来验证数值模拟方法，并将结果与工程估算的结果拟进行比较，说明数值模拟方法可以用来研究气动加热；接下来本文通过文献及图片，利用反建模的方法生成了类X-51A高超声速飞行器的模型，完成了全机的结构化网格生成，模拟了类X-51A在不同攻角下的流场结构，并分析了气动力变化情况以及在6˚攻角下水平舵偏角对气动力的影响；最后还开展了气动热的计算，分析了气动热随攻角变化的影响。