空间充气式返回器气动弹性动力响应特征

针对空间充气式返回器在超声速流场下的气动弹性动力响应问题,该文建立了一种考虑内充压气体作用的流固耦合模型,较已有方法更真实地揭示了空间再入柔性充气结构变形对流场的影响;同时,采用六自由度飞行动力学对超声速阶段的飞行轨迹进行了修正,有效实现了飞行动力学和气体动力学之间的双向耦合。研究表明:超声速工况下,飞行器在小于50°攻角时的俯仰力矩导数为负,其结构有维持静稳定状态的能力;飞行器在超声速流场中会产生剧烈的振动,本质为大尺度湍流尾迹作用下的抖振效应,而这一现象在跨声速及非对称来流的情况下更加严重,有诱发结构产生低频共振的风险。该研究为空间充气式返回器在超声速条件下的结构安全性设计与评估提供了参考。