结构-中国空气动力研究与发展中心
热气动弹性变形对飞行器结构温度场的影响研究
热气动弹性变形对飞行器结构温度场的影响研究刘磊;桂业伟;耿湘人;唐伟;王安龄【摘要】气动加热造成的结构温升可能造成飞行器结构失效从而带来安全隐患。
准确预测结构温度场在高超声速飞行器热防护系统与结构设计中显得尤为重要。
气动热与传热耦合是提高结构温度场预测精度的有效手段，经长期研究与发展，不管是耦合方法研究还是实际工程应用都已开展了大量工作。
但这些研究工作均未考虑结构变形对气动加热和结构温度场的影响。
而在实际飞行过程中，特别是长时间飞行后，结构变形对结构温度场的影响往往是不能忽略的，对气动力／热环境也都有直接的影响。
本文以飞行器静热气动弹性计算方法为基础，对高超声速飞行器机翼模型进行了考虑热气动弹性变形影响的气动热与传热耦合计算，并与不考虑变形对热环境影响情况的计算结果进行了对比分析。
结果表明，虽然对于大面积区域变形对气动热／结构温度场的影响较小，但对于热防护结构重点关注且精度要求较高的前缘驻点附近区域计算结果变化明显。
由此，也说明了考虑弹性变形对结构温度场预测的重要性。
该研究工作为进一步提高飞行器结构温度场预测精度和结构热安全性能评估能力奠定了基础。
%Thermal destruction of aircraft structure caused by aerodynamic heating is one of the hidden troubles to the vehicle safety.To predict the structure temperature field of hypersonic vehicle accurately is very important for the thermal protection systemdesign.Coupling methods of aerodynamic heating and heat transfer,and corresponding engineering applications have been carried out in a lot of works worldwide up to date.However,the influence of structural deforma-tion on aerodynamic heating and structural temperature field was generally ignored in many of these studies.In an actual flight,especiallyafter a long-time flight,the structural deformation caused by the coactions of aerodynamic and temperature rise has some direct impact on the aero-dynamic heating and structural temperature field,and needed to be taken into account.In this paper,coupling effects of aerodynamic heating and heat transfer on a hypersonic aircraft wing model were investigated considering the influence of aerothermoelasticity deformation based on static aerothermoelasticity analysis method.The results show that,for the great mass of region, deformation of thermal structure has inconspicuous effect on temperature field,structural stress and strain.Nevertheless,for the region near to the stagnation point and leading edge,where the key regions of thermal protection system design,the calculation results change obviously.Therefore,during the solution process concerning aerodynamic and structural thermal coupling effect,the decoupling method can be considered to reduce the calculation cost when aeroelastic deformation is small.The present work lays the foundation for improving the prediction accuracy of the tem-perature field of aircraft structures and structural performance evaluation capacity.【期刊名称】《空气动力学学报》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】6页(P31-35,47)【关键词】热气动弹性;弹性变形;结构温度场;多场耦合【作者】刘磊;桂业伟;耿湘人;唐伟;王安龄【作者单位】中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室，四川绵阳 621000;中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室，四川绵阳621000;中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室，四川绵阳621000;中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室，四川绵阳621000;中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室，四川绵阳621000【正文语种】中文【中图分类】V211.3高超声速飞行器在大气层中飞行时所经历的气动环境十分复杂，且会产生强烈的气动加热现象。
中国空气动力研究与发展中心
中国空气动力研究与发展中心中国空气动力研究与发展中心（以下简称空气动力中心）是中国科学院下属研究机构，致力于空气动力研究与发展。
本文将从空气动力的概念、研究方向、科研成果和未来发展等方面进行阐述，旨在展示空气动力中心的研究实力和推动中国航空科技发展的重要作用。
空气动力是研究物体在气体介质中运动及受力的学科，是航空、航天、气象、地理等领域的重要基础，也是飞行器设计与应用的核心。
空气动力中心作为中国空气动力研究的重要机构，积极承担航空、航天等领域的科研任务，为中国的航空航天事业作出了巨大贡献。
在科研方向上，空气动力中心主要关注飞行器气动性能优化、飞行器安全气动设计、新型飞行器气动特性研究等方面。
通过大规模的数值模拟、实验研究和飞行试验，空气动力中心针对飞行器在复杂气流条件下的气动力学问题展开深入研究，为飞行器的设计和运行提供科学依据。
空气动力中心的研究成果丰硕。
在飞行器气动性能优化方面，空气动力中心运用计算流体力学方法，研究了翼型气动特性、飞机气动干扰等问题，优化了飞行器的气动设计，提高了飞行器的性能和经济效益。
在飞行器安全气动设计方面，空气动力中心结合大规模模拟试验，研究了飞机逆飞特性、失速特性等问题，为飞行器的安全飞行提供了重要保障。
在新型飞行器气动特性研究方面，空气动力中心关注无人机、超音速飞行器等领域，开展了一系列研究，推动了新型飞行器的发展与应用。
未来，空气动力中心将继续秉持创新、协作、拓展的发展理念，进一步加强与国内外科研机构的合作交流，推动空气动力研究的进一步发展。
在飞行器气动性能优化方面，空气动力中心将致力于研究尖端技术的应用，探索新的研究方法，提高飞行器的性能与可靠性。
在飞行器安全气动设计方面，空气动力中心将投入更多资源，深入研究飞行器的危险条件与应对措施，提高飞行器的安全性。
在新型飞行器气动特性研究方面，空气动力中心将关注未来空中交通系统、太空探测器等领域的发展，推动空中交通的智能化与高效化。
中国空气动力研究与发展中心 文职
中国空气动力研究与发展中心文职全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：中国空气动力研究与发展中心是我国空气动力研究领域的领军机构，致力于推动国内空气动力技术的发展，提升国家在航空航天领域的实力和竞争力。
作为国家重点实验室，中国空气动力研究与发展中心拥有一支高素质的科研团队，积极参与国际合作与交流，不断创新，为我国的科技进步和军事发展做出了重要贡献。
在中国空气动力研究与发展中心，文职人员发挥着不可或缺的作用。
作为后勤保障和行政管理方面的支撑力量，文职人员为科研人员提供了良好的工作环境和保障，确保科研项目的顺利进行。
他们也在一些具体项目中发挥了关键作用，为科研团队的工作提供了有力支持。
作为中国空气动力研究与发展中心的文职人员，需要具备一定的专业知识和技能，同时具备出色的组织能力和沟通能力。
他们要熟练运用办公软件，处理日常工作中的文档和文件；负责会议的组织和安排，确保会议的顺利进行；协助科研人员进行实验和研究，为科研项目提供后勤支持；处理来自领导的各种任务和安排，保证工作的高效完成。
在日常工作中，中国空气动力研究与发展中心的文职人员需要保持高度的责任感和敬业精神，严格执行各项规章制度，确保工作的顺利进行。
他们需要具备较强的学习能力和适应能力，随时跟进科研领域的最新发展，不断提升自己的专业水平。
他们还需要具备团队合作精神，与科研人员和其他部门的同事密切配合，共同完成各项任务。
中国空气动力研究与发展中心的文职人员面临的工作压力较大，但他们的工作对整个研究中心的顺利运转至关重要。
他们的付出和努力为科研人员提供了良好的工作环境和支持，为研究中心的各项工作提供了坚实的后盾。
在未来的发展中，中国空气动力研究与发展中心也将继续引进更多优秀的文职人员，不断提升自身的管理和服务水平，为我国的空气动力技术发展做出更大的贡献。
第二篇示例：中国空气动力研究与发展中心（以下简称“中国空气动力中心”）是国家重点实验室之一，致力于空气动力学领域的研究和发展。
中国航空工业空气动力研究院
A VIC Aerodynamics Research Institute中国航空工业空气动力研究院是一所拥有雄厚技术实力，集空气动力学基础理论研究、飞机先进气动布局研究和高低速风洞相配套的空气动力试验技术研究于一体，相应地开展计算空气动力学研究，在国内外享有较高声誉的综合科研单位，是我国航空空气动力学研究与试验中心。
气动院地处哈尔滨、沈阳两地，总占地面积约23万平方米。
全院共有职工700余名，其中专业技术人员588名。
1982年获得了空气动力学专业工学硕士招收培养权，2002年获国家批准设立博士后科研工作站，先后通过武器装备科研生产许可证的审核、国家二级保密资格认证、GJB9001A-2001质量体系换版认证、集团公司6S管理达标审核和省文明单位标兵荣誉称号。
我院现有低跨超声速风洞和试验设备8座：FL-1亚跨超三声速风洞；FL—2亚跨超三声速风洞；FL—3高速进气道试验台；FL—5低速风洞；FL—7跨声速风洞；FL—8低速风洞；FL—9低速增压风洞，动力模拟器标准箱。
其中：FL—2跨声速风洞是我国部级重点实验室；FL—1低速风洞和FL—8低速风洞是我国的功勋风洞，国内几乎所有的飞机型号都在该风洞做过试验；FL—9低速增压风洞是我国自行设计建造的一座大型低速增压风洞，雄居亚洲第一，也是世界上第三座同量级的风洞之一。
以上各风洞和设备均采用了世界最先进的测试设备，不仅能完成常规试验，而且能完成多种特种试验。
在研制与应用等领域有多项试验成果填补了我国的空白，至今仍处于国内领先水平。
多次获取得部和国家科技进步奖，为我国飞行器的研制提供了大量有实用价值的成果，被授予“中国航空工业重大贡献单位”。
中国航空工业空气动力研究院先后与美国，德国、法国、加拿大、俄罗斯和意大利等十几个国家和地区开展了广泛的技术交流与合作，促进了气动院高新技术的发展。
目前气动院正秉承“航空报国，强军富民”的集团宗旨，践行“敬业诚信，创新超越”的集团理念，积极倡导“以业为重，务实进取，真诚合作，共荣共赢”的价值观，全力以赴地做好各项工作，努力为祖国的航空事业做出更大贡献。
一种智能材料结构在变形体机翼气动特性研究中的应用
一种智能材料结构在变形体机翼气动特性研究中的应用雷鹏轩;王元靖;吕彬彬;余立;杨振华【摘要】In order to verify the feasibility and deformation capability of the intelligent materi-al structure in the study on aerodynamic characteristics of the flexible variable trailing edge wing, the videogrammetric model deformation technique is used to measure the deflection of the trailing edge in the transonic wind tunnel,and the dynamic process of deflection is recorded.The pres-sure distribution on the upper wing surface is also measured.The Mach number is between 0.4 and 0.8,and the model's angle of attack is between 0°and 6°.The influence of flow condition on the structure deformation is analyzed.The test result shows that the flexible structure of the model can bear the aerodynamic load of the transonic flow and achieve the deflection.When the driving force is constant,the deformation is influenced by the Mach number and the angle of at-tack.The increase of Mach number weakens the deformation ability of the intelligent structure, which leads to the decrease of the deformation speed and the decrease of the trailing edge deflec-tion angle.The influence of the angle of attack is more complex,and couples with the influence of the Mach number.The higher the Mach number,the stronger the influence of attack angle. Finally,through the analysis of the pressure distribution,it is concluded that the flow separation is the key factor to influence the deformation capacity of the intelligent material structure.%为验证所提出的智能材料结构在柔性变后缘机翼气动特性研究中应用的可行性,在跨声速风洞中运用模型变形视频测量技术测量了机翼后缘的偏转变形量,并记录了偏转变形的动态过程.同时测量了上翼面的压力分布.实验马赫数0.4~0.8,模型迎角0°~6°.分析了来流条件对结构变形能力的影响.结果表明:跨声速条件下,智能材料结构在气动载荷作用下能够驱动机翼后缘偏转变形.驱动力一定时,变形能力受到马赫数和迎角等因素影响.马赫数增加会减弱智能材料结构的变形能力,导致变形速度减小,后缘偏转角降低.迎角的影响较为复杂,且与马赫数的影响相互耦合,马赫数越高迎角的影响越强.最后,通过对后缘压力分布形态的分析得出,变形后后缘是否发生流动分离是影响智能材料结构变形能力的关键因素.【期刊名称】《实验流体力学》【年(卷),期】2017(031)005【总页数】7页(P74-80)【关键词】变形体机翼;高速风洞;模型变形视频测量;光滑连续偏转后缘;试验研究【作者】雷鹏轩;王元靖;吕彬彬;余立;杨振华【作者单位】中国空气动力研究与发展中心,四川绵阳 621000;中国空气动力研究与发展中心,四川绵阳 621000;中国空气动力研究与发展中心,四川绵阳 621000;中国空气动力研究与发展中心,四川绵阳 621000;中国空气动力研究与发展中心,四川绵阳 621000【正文语种】中文【中图分类】V224自适应变体机翼可以通过光滑而连续的改变机翼形状来适应不同的飞行条件。
中国航天集团公司架构图
中国航天科技集团公司 三级单位
战术武器事业部 北京航天宇航系统工程研究所（一部） 北京航天发射技术研究所 北京航天伺服技术研究所 北京航天计量测试技术研究所 航天特种车研究院 研发中心 北京航天长征飞行器研究所 北京强度环境技术研究所 首都航天机械公司 湖北航天化学技术研究所 西安航天复合材料研究所 陕西电器研究所 西安航天动力测控技术研究所 西安航天动力机械厂 西安航天化学动力厂 国营七四二四厂
空气动力理论与应用研究所（一所） 空气动力实验与工程应用研究所（二所） 风洞工程技术研究所（三所） 特种飞行器总体技术设计部（十一部）
中国航天电子技术研究.
中央在编事业单位十院、13所、16所、771所、772所、704所划 归中国航天电子技术研究院管理，航天时代电子公司及所属165 厂、825厂、693厂、539厂、200厂、289厂、230厂、7107厂、 7171厂和其他控、参股公司委托中国航天电子技术研究院管理。
中国航天空气动力技术(十一院)
第七总体设计部（七部） 中国航天科技集团公司燎原无线电厂（四川航天电子设备研究 所） 中国航天科技集团公司烽火机械厂（四川航天机电工程研究所） 四川航天建工集团 四川航天技术研究院（七院）
四川航天技术研究院（七院）
上海航天技术研究院（八院）
中国航天科技集团公司航天火工技术研究所 四川达宇特种车辆制造厂(四川航天特种动力研究所) 重庆航天机电设计院 长征机械厂 四川航天计量测试研究所（中国航天科技集团公司7140计量站） 四川神坤装备股份有限公司 8部 上海机电工程研究所（上海） 509所 上海卫星工程研究所（上海） 800所 上海精密机械研究所（上海） 802所 上海航天无线电设备研究所（上海） 803所 上海航天控制技术研究所（上海） 804所 上海航天电子通讯设备研究所（上海） 805所 上海宇航系统工程研究所（上海） 806所 上海航天动力技术研究所（上海） 807所 上海航天基础技术研究所（上海） 808所 上海精密计量测试研究所（上海） 809所 上海航天计算机技术研究所（上海） 811所 上海空间电源研究所（上海） 812所 上海航天控制工程研究所（上海） 813所 上海航天测控通信研究所（上海）
曝光中国最神秘的绵阳风洞群：亚洲最大航空风洞试验中心
曝光中国最神秘的绵阳风洞群：亚洲最大航空风洞试验中心曝光中国最神秘的绵阳风洞群：亚洲最大航空风洞试验中心出处：作者：akaaaa 时间：可能很多军迷对大大们发的一些图片茫然不知所云，有些人还嗤之以鼻，对此大大们又懒得科普。
不过作为军迷，大家要报以学习的态度，所以就需要科普贴的出现，本菜就在拿来些资料和大家一起学习，讨论。
绵阳风洞群——亚洲最大的航空风洞试验中心按气流速度分，风洞有亚音速风洞和超音速风洞两类。
小型风洞采用高速风扇提供风力，其风速都在两小时1200千米之内。
而中型与大型风洞采用事先储存的气体在短暂的几秒，甚至几毫秒中释放，形成威力巨大的冲击风力。
测试的对象越是先进高级，其检测的难度越大，风洞的规模也越大。
例如美国和俄罗斯，他们的风洞内可放进整架飞机，不像其他国家的中小型风洞只能蚂蚁啃骨头似地以零代整分别测试。
美国为了检测当前最昂贵的F一22隐形战斗机的特殊的菱形机身，动用了22种不同的风洞检测，得出机身表面每平方米的阻力系数仅为0．034。
而美国的航天飞机“哥伦比亚号”反反复复做各种不同的风洞俭测达3万多小时，点点滴滴丝毫无误，确保了其飞行的安全与正常运转。
然而建立一个大型风洞耗资非常巨大，美国在1968年建的一个大型风洞，就耗费了5。
5亿美元巨资，风洞是高科技设施，施工难度大，例如2．4米超音速风洞，仅在基础施工中便需浇注8000多吨水泥，打进地下的水泥柱多达700多个，最粗的达33米，其安装设备的难度也非常之高。
风洞检测除了应用于航空、航天器之外，在国民经济其他领域里也同样大显身手。
例如用于各种材料的抗压抗热试验，汽车、高速列车、船只的空气阻力、耐热与抗压试验等等。
2。
4米跨声速风洞巨大的圆形导流孔，高度超过两层楼位于四川省绵阳市安县的中国空气动力研究与发展中心是我国最大的空气动力学研究、试验机构。
主要运用风洞试验、数值计算和模型飞行试验三大手段，广泛开展空气动力学、飞行力学和风工程诸领域的研究工作。
中国空气动力研究与发展中心
中国空气动力研究与发展中心中国空气动力研究与发展中心（以下简称“中心”）是全国性的空气动力学研究机构，致力于空气动力学领域的研究与发展。
本文旨在介绍中心的背景、研究范围、研究成果以及面临的挑战和未来发展方向。
一、背景介绍中心成立于2010年，是经国家科学技术部批准设立的非营利性研究机构。
中心总部设在北京，下设多个研究分支机构，涵盖航空航天、交通运输、能源、环境等领域。
二、研究范围1. 飞行器气动性能研究：中心积极开展飞行器气动性能研究，包括气动外形设计、流场特性分析、气动参数计算和优化等方面的工作。
2. 高超声速技术研究：中心在高超声速技术领域具有较高的研究水平，开展高超声速飞行器的气动特性和热力学性能研究，提高高超声速飞行器的飞行性能和安全性。
3. 交通运输领域研究：中心对高速列车的气动性能进行研究，包括减阻优化、安全性分析和降噪等方面的工作，助力我国交通运输事业的发展。
4. 能源与环境领域研究：中心关注能源与环境领域的热力学、气动学等问题，为我国能源转型和环境治理提供科学支撑。
三、研究成果1. 高超声速飞行器研制：中心成功研制了我国第一架高超声速飞行器，实现了从理论研究到实际应用的转化。
2. 列车减阻技术：中心开展的列车减阻技术研究，有效降低了列车的气动阻力，提高了运行速度和节能效果。
3. 能源系统优化：中心开展了能源系统的气动优化研究，为能源的高效利用和环境保护作出了贡献。
四、面临的挑战1. 技术创新：随着科技的不断进步，空气动力学领域的发展也面临着新的挑战，中心需要不断进行技术创新和突破，以提高研究水平。
2. 人才培养：空气动力学领域需要高水平的科研人员和工程师，中心需要加大人才培养力度，吸引更多的人才从事研究工作。
五、未来发展方向1. 提高科研水平：中心将进一步加强与国内外优秀研究机构的合作，提高科研水平和创新能力。
2. 多领域融合：中心将加大交叉学科的研究力度，实现不同领域的融合，提高研究的综合性能。
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二维平板层流（结构网格+结构解算器）
1.算例概述
基于结构网格的二维平板层流计算考核，考核软件结构解算器的基本性能。
测试环境：Windows 7 PC，串行计算
2.计算条件
单位长度
攻角（°）侧滑角（°）壁温
马赫数（Ma）
雷诺数（Re）
0.1 2.0e5 0 0 -
参考长度（m）参考面积(m2) 参考点
1 1 (0,0,0)
3.计算网格
✓计算区域为[-2,2]×[0,4]，网格数为73×81的结构网格；
δ=5.0e-4，物面流向网格在平板头部适当加密，为✓壁面第一层高度
δ=0.02；
图 1 计算网格
4.计算控制参数
参数值备注visname laminar 粘性类型
str_scheme_name roe（steger、ausmpw、vanleer）无粘项离散格式str_limiter_name nolim（minmod）限制器
alf_l，alf_n 0.0001 熵修正系数tscheme 4（LUSGS）时间推进格式
cfl_start，cfl_end 1 – 100
cfl_nstep 100
xkmuscl 0.33333 MUSCL插值系xbmuscl 4.0
数
注：括号外为基准测试条件，无特殊说明或标注，所给结果均为此条件下的计算结果。
5.测试结果
5.1.基准算例（Roe、nolimiter）
利用Roe格式不采用限制器计算的摩阻系数、不同站位上速度与Blasius理论解符合较好。
图 2 残差收敛曲线图3 摩阻系数
图4 不同站位流向速度（Roe）图 5 不同站位法向速度（Roe）
5.2.不同格式结果比较
图6 不同格式摩阻系数比较（nolimiter）图7 不同限制器对结果的影响（Roe）
流向速度法向速度
图8 不同格式速度比较（nolimiter）
流向速度法向速度
图9 限制器对速度分布的影响（Roe）
6.结论
1、AUSMPW和Roe格式模拟的精准度相当，且要优于Steger和Vanleer格
式。
2、采用Roe格式时，本算例minmod限制器对计算结果影响不大。
7.程序存在问题
对本算例，Steger和Vanleer格式耗散太大。
8.参考文献
[1]牟斌. 流动控制数值模拟研究. 中国空气动力研究与发展中心博士论文，
2006.
[2]软件组.二维平板计算结果考核分析（结构网格）. Software Group of
CARDCCAS, 2012.。