大温升率控温技术研究

本文针对热结构强度试验中大温升率温度控制问题,采用红外辐射式瞬态气动热试验模拟控制系统,以MTS控制器为核心,提出了PIF复合控制方法。试验结果表明,该系统控制方法响应速度快,超调量小,具有良好的应用前景。

一种锥形加热装置设计方法

在飞行器结构地面热试验中,通常采用石英灯辐射加热对试验件进行加温。本文对石英灯加热装置设计中所关注的关键问题进行了研究,通过数值仿真对比了单层石英灯管排布方式和双层石英灯管排布方式的加热装置对锥形结构件加热效果的影响。结果表明,与单层石英灯管排布方式相比,双层石英灯管排布方式的加热装置可以显著改变锥形结构件的温度场分布。

天线罩热强度地面模拟试验技术研究

为了实现超声速飞行器天线罩热强度环境的地面模拟,本文对其相关的加热系统设计原则、力学载荷等效施加方法进行了系统研究,得到了合理划分温区和预估相应加热功率的方法,以及通过卡环、卡托实现轴向力、剪切力和弯矩加载.和通过水囊实现分布载荷加载的技术。试验表明:这种热强度试验技术能够精确模拟飞行器在飞行过程中天线罩承受的气动加热和各种载荷随时间变化的过程。

导弹天线罩热试验与数值仿真技术研究

通过典型试验建立胶黏剂温度与其体积膨胀力的数学关系式，以均布压力形式施加到陶瓷天线罩锥壳孔内进行锥壳的热应力分析。改变胶粘区域范围进行多次计算得到锥壳一系列孔边环向应力值以确定胶粘最佳范围。结果表明按照最佳胶粘范围粘贴的天线罩在飞行试验中雨蚀头没有发生松脱现象，陶瓷罩体也没有发生破裂现象，可以为导弹的设计工艺改进提供理论指导。

飞机燃油箱试验与分析相关性

采用石英灯辐射加热技术模拟飞机油箱表面壁面承受的气动加热，通过试验测试燃油温度、油箱内擘面温度以及燃油和空气的界面温度，数值仿真验证了试验测试的正确性。

陶瓷基TPS试验与分析相关性研究

陶瓷热防护系统（TPS）具有多层结构，材料物理性能差异大，其表面承受气动热和气动压力的共同作用，同时在外边界还具有辐射、对流换热等。提出在TPS表面同时施加温度和力载荷方法，应用数值仿真方法给出最佳的力加载区域，最后对试验结果与数值仿真结果进行比较，二者误差在8％以内。对于TPS的结构优化设计具有较好的理论参考价值。

边界条件对TPS隔热性能的影响研究

运用MSC/NASTRAN有限元软件对热防护系统(TPS)小板作为试验件进行数值仿真,对比分析了不同材质隔热框对试验件底板温度的影响。同时,对TPS底板在自然对流环境和绝热状态进行了比较。结果表明:隔框的隔热性能越好,对试验件底板温度测试的结果越真实;对TPS底板施加自然对流使得数值仿真结果更加真实。

固液界面接触热阻测试技术

本文介绍了接触热阻的概念,搭建了一套接触热阻试验平台,针对燃油与金属壁面的接触问题进行了试验测试。通过测试得到固液界面的等效导热系数,进而通过理论公式计算出接触热阻,为飞机油箱温度场分析提供保障。

数值仿真技术在飞行器减缓热应力分析中的应用

随着各国对提高军队通信、反应和作战能力的需求与日俱增，发展临近空间高超声速飞行器技术的重要性愈发明显。本文针对临近空间高马赫数飞行器部件的三种不同典型结构形式，进行了热应力比较，目的是选取最优结构形式，以减小热应力。结果表明：珠状波纹板对热应力的减缓作用非常明显，带主动冷却前缘的温度明显低于一般前缘的温度。

一种静力试验数据的快速处理方法

MOOG加载控制系统已经成功应用于飞机结构强度试验中。而MOOG加载控制系统输出的加载数据格式还不够完美,表现在它的不易阅读性,给试验数据分析带来不便。有鉴于此,本文采用VB编程技术,对MOOG加载控制系统输出数据进行处理,按照试验数据分析所需要的数据形式进行自动转换,同时给出了计算命令与反馈之间的相对误差,从而提高数据的可阅读性。使用结果表明,该方法能够大大降低数据处理所需时间,使得试验加载数据直观易懂,并且减少了人工处理数据时的错误率,为结构强度试验的数据分析工作提供了技术保障。

飞行器翼面热模态数值分析

以空天飞行器翼面模型为研究对象，通过有限元仿真，分析了加热状态下翼面模型的瞬态温度场和振动特性变化过程。研究表明，热效应引起材料弹性模量等参数的变化以及结构热应力，两者综合影响下，结构的固有频率降低。因温度产生的热应力对结构刚度贡献不能忽略，因为热应力的表现形式包含拉应力和压应力，拉应力增加了结构刚度，压应力减小了结构刚度。有限元仿真发现，材料弹性模量等参数的变化比热应力对固有频率的影响更大。

一种加热设备结构尺寸优化及加热功率预估方法

随着航空事业的发展,以石油为原料的航空煤油将会越来越少,未来的航空燃料必然以生物燃料为主。以猪油为例,美国已经在进行利用猪油进行工业化生产生物柴油,我国作为猪油生产大国,猪油在工业生产和食用上还有很大的局限性,开发猪油生产航空燃料是可持续发展的技术手段之一。本文从热物理角度探讨猪油加热设备结构尺寸优化及加热功率预估。

一体化热防护系统热应力分析

高速飞行器对结构效率的苛刻要求使得热防护系统不断趋于向轻质化、集成化方向发展，新型的力热耦合一体化热防护系统（IPTS）极具发展潜力。介绍了IPTS结构特征，对IPTS在机翼结构中的热响应进行了分析，包括优化分析、瞬态温度场分析以及考虑空气压力的热应力分析，结果表明：在机翼外表面增加ITPS结构是可行的。

波纹板结构热应力仿真分析

波纹板都具备不同程度的热应力减缓效果。本文运用MSC/NASTRAN有限元软件,针对正弦形、梯形、矩形和人字形等四种金属波纹板结构完成了温度载荷下的热应力数值仿真,仿真结果表明:热应力随着波纹周期变大而增大。周期越小的矩形波纹板的热应力减缓效果越明显,该结论可以为超音速飞机的机翼设计提供理论指导。

螺栓连接两种建模方法热力耦合对比分析

针对热结构螺栓连接常用的实体螺栓建模、MPC约束和梁单元模拟等两种建模方法，以搭接结构为研究对象，建立了考虑接触传力、传热的瞬态热力耦合分析有限元模型，对比分析了在温度边界和热流边界设置下温度和应力计算结果的差异性，评估了不同螺栓连接建模方法在热结构响应计算方面的适用性。

高温结构热膨胀梁减缓热应力数值分析

高速飞机设计必须考虑热应力影响,如何在高速飞机设计过程中进行热应力减缓已经成为设计人员关心的主要问题之一。针对膨胀梁结构,分别开展膨胀节和波纹板选型设计,对比了不同形状的膨胀节和波纹板的减缓热应力性能。数值仿真结果表明:采用膨胀节和波纹板设计的膨胀梁,Ω形最大应力水平为38.3MPa,而常规梁中产生的高水平热应力超过200MPa,说明Ω形热应力减缓效果非常明显。该研究可以为设计人员提供理论指导。

圆筒式试验夹具参数化有限元模型的实现

提出一种在MSC.Patran平台实现圆筒式试验夹具有限元模型自动建立方法,其主要特点是对可以动态实现与试验件螺栓连接的配套。用户无需熟悉MSC. Patran环境,应用MSC. Nastran对圆筒式试验夹具进行强度和刚度校核,实际应用表明:采用该程序可以对圆筒式试验夹具进行快速预估,为设计人员提供技术支持。

一体化热防护系统综合效能量化评价方法

在对一体化热防护系统进行综合效能分析时,不仅需要考虑结构效率,还需要考虑材料性能、结构的可设计性以及工艺的复杂性等因素。本文从ITPS设计的合理性JTPS减重的可行性、设计的难易度、工艺的复杂度四个方面进行了讨论,为设计人员提供指导。

结构热试验中的加热功率预估

在飞行器结构地面热试验中,通常采用石英灯辐射加热对试验件进行加温,本文对石英灯加热系统设计需要关注的关键问题进行了研究。首先对试验件所需的加热功率进行了理论描述,然后对因试验件材料不同导致的加热器功率差异进行了研究,当试验件表面温度相同时,由于材料热沉不同,不同材料所需的加热功率差异很大。这些研究成果在结构热强度试验中具有较强的应用价值。