有翼再入飞行器概念设计综合分析程序系统研究

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有翼再入高超声速飞行器作为可靠的天地往返运输系统,具有经济性好、快速、机动等优势,能满足各种航天运输任务要求,成为近年来的研究热点。本文为有翼再入高超声速飞行器概念设计阶段提供一个综合分析平台,帮助设计人员提高设计效率、缩短概念设计时间。研究内容和成果如下:  1)搭建了一个面向有翼再入飞行器概念设计的综合分析程序系统架构。系统架构分为四个层次,即用户界面层、专业模块层、数据管理层和接口程序层,其中专业模块包括几何模块、气动模块、操稳特性分析模块、再入轨迹优化模块、气动热分析和气动热防护模块,各模块的分析结果数据应用标记性语言XML来管理。  2)应用C++语言集成了Open VSP软件作为综合分析程序的几何模块,利用其脚本功能,实现了飞行器参数化几何建模。同时开发了气动分析模块,分为两个层次,一类是工程估算方法,采用DATCOM计算程序;另一类是基于快速数值分析的方法,采用PanAir面元法和基于牛顿理论的方法。  3)根据综合分析程序系统的框架,集成了已有的操稳特性分析模块、再入轨迹优化模块、气动热分析和气动热防护模块,初步形成了有翼再入飞行器概念设计综合分析程序系统。  4)分别用 V尾布局和单垂尾布局的有翼再入飞行器概念方案测试本文开发的综合分析程序系统。结果表明,该程序系统具有方便、快捷的特点,适用于有翼再入飞行器概念设计阶段的外形几何建模、气动特性分析、操稳特性评估、再入轨迹优化、气动热计算和热防护分析。
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