飞机综合一体化热设计分析方法研究

航空军事技术是国家综合实力和国际竞争力的有力体现,为了把我国建设为创新发展的综合大国,必须把航空工业作为重要的军事领域,把航空相关技术推向世界先进水平的行列。飞机作为航空领域中发展迅速的组成部分,在超音速巡航、隐身性、机动性和可维护性等方面都被赋予了更高的发展要求,同时随着飞机机载电子设备越来越密集,机内热耗集聚太多,对飞机进行合理高效的热分析显得至关重要,飞机的热分析包括内部和外部的热分析,外部热分析又包括飞机外壳结构热分析、飞机气动热环境热分析;内部热分析以飞机应急动力系统和机载电子学设备的热分析为代表。本文基于飞机综合一体化热管理系统的思想,及MATLAB-SIMULINK飞机仿真法和有限元、有限体积飞机热分析方法,对飞机综合一体化热分析方法进行了详细的研究,提出了一种采用集总参数和有限差分相结合、有限差分和有限元相结合、协同蒙特卡洛光线追迹的新方法,并利用Thermal Desktop、SINDA FLUINT、Space Claim等热软件,搭建了仿真平台进行热建模仿真,完成对飞机外壳结构、机载电子学设备、应急动力系统等部件的热仿真分析,同时还完成了飞机气动热环境仿真,模拟了飞机在一定马赫数和一定飞行高度下的气动热响应,并实现飞机特定飞行轨迹的模拟。本文主要包括如下几方面的研究内容:(1)通过研究飞机综合一体化热管理系统以及MATLAB-SIMULINK、有限元、有限体积法,提出了本文的飞机综合一体化热分析方法。(2)对飞机综合一体化热分析方法的理论基础进行研究,包括控制方程、传热传质学模型、流体力学原理及热光学原理。(3)在Thermal Desktop、SINDA FLUINT、Space Claim等软件上搭建仿真建模平台,完成飞机的整机热分析、气动热环境仿真、模拟飞行轨迹等仿真任务,从而功能性验证了本文提出的飞机综合一体化热分析方法。