某型充气式再入减速热防护结构优化分析.pdf

《某型充气式再入减速热防护结构优化分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、航天返回与遥感第37卷第1期22SPACECRAFTRECOVERY＆REMOTESENSING2016年2月某型充气式再入减速热防护结构优化分析黄明星王伟志(北京空间机电研究所，北京100094)摘要随着航天技术的不断发展，充气式再入返回技术逐步成为国际上的研究热点。文章以充气式再入返回系统为背景，对柔性热防护结构进行了优化分析。首先，参考美国充气式再入返回试验中典型的充气式再入返回系统热防护材料和结构设计，建立了柔性热防护结构的一维传热模型。然后，根据差分算法，推导出了柔性热防护结构各功能层传热控制方程的离散格式。文章以材料的耐热能力为约束条件，柔性热防护结构各功能层的材料

2、和铺层这两个参数为优化变量，得到了给定热边界条件下柔性热防护结构的优化方案。最后，通过差分算法计算出柔性热防护结构各功能层再入过程中的温度响应，并用ANSYS有限元方法对结果进行了验证。计算结果表明各功能层的材料分别为Nextel720、Refrasil2000、Upilex，对应的铺层数分别为1、3、l时，为最优的柔性热防护结构设计方案，此时柔性热防护结构的面密度为2．128kg／m2。关键词充气再入气动热优化设计热防护航天返回中图分类号：V475．9文献标志码：A文章编号：1009．8518(2016)01．0022—10DOI：10．3969／j．issn．1009—85

3、18．2016．01．003OptimizationonaFlexibleThermalProtectionStructureofInflatableReentrySystemHUANGMingxingWANGWeizhi(BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity,BeOing100094．China)AbstractWithcontinuousdevelopmentofthespaceexploration，anewinflatablereentrysystembecomesoneofhotspotsofinternationa

4、lresearch．Onthebackgroundofinflatablereentrysystem．thedesignofflexiblethermalprotectionstructureisanalyzedandoptimizedinthispaper．Firstly,onedimensionalthermalmodelofflexiblethermalprotectionstructureiSestablishedwithreferringtothetypicalthermalprotectionmaterialandstructureofIRVE．Then，based

5、ontherequirementsofdifferentialalgorithm．thediscretionheattransferequationsoffunctionallayersofflexiblethermalprotectionarederived．Undertheconditionofthermalcapabilityconstraint，thematerialandthelayupnumberoffunctionallayersarechosenasoptimizedparametersandaoptimizingdesignprogramofflexiblet

6、hermalprotectionstructureisachievedunderthegiventhermalboundaryconditions．Finally，thispaperproposesadifferentialalgorithmtocalculatethetemperatureresponseatvariousfunctionallayersduringreentry,andtheresultsareverifiedbyANSYS．Theresultsshowthatarealdensityoftheoptimalflexiblethermalprotection

7、structureis2．128kg／m2withthematerialbeingNextel720，Refrasil2000andUpilex，andthelayupnumberbeing1。3and1．Keywordsinflatablereentry；aerodynamicheat；optimizeddesign；thermalprotection；spacecraftrecovery收稿日期：2015—08．20基金项目：载人航天预研项目第1期黄明星等：某型充气式再入减速热防护结构优