中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所刘洋获国家专利权
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龙图腾网获悉中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所申请的专利一种极端环境飞行器弹性壁板构型脉动载荷求解方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121525172B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610046511.X,技术领域涉及:G06F30/15;该发明授权一种极端环境飞行器弹性壁板构型脉动载荷求解方法是由刘洋;杨党国;刘策;陈植;宁荣辉;王玉;李悦;严春晖设计研发完成,并于2026-01-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种极端环境飞行器弹性壁板构型脉动载荷求解方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种极端环境飞行器弹性壁板构型脉动载荷求解方法,涉及飞行器设计领域,包括:S1、对各类飞行器腔体结构进行简化重构,建立待验证的弹性壁板构型;S2、基于弹性壁板构型推导三维壁板振动控制方程;S3、基于S2得到的壁板振动控制方程,设置对应的远场边界条件、物面边界条件、对称边界条件,S1的弹性壁板构型振动引入载荷求解过程中,以在Ma≥2.0的极端环境下,通过各类飞行器腔体中弹性壁板在来流激振荡情况下的模态预估,完成对弹性壁板构型的验证。本发明通过推导三维腔体弹性壁板振动控制方程,并将弹性壁板振动影响引入腔体载荷求解中,实现载荷更加精准预测,从而建立了该极端环境飞行器弹性壁板腔体构型脉动载荷求解方法。
本发明授权一种极端环境飞行器弹性壁板构型脉动载荷求解方法在权利要求书中公布了:1.一种极端环境飞行器弹性壁板构型脉动载荷求解方法,其特征在于,包括: S1、对各类飞行器腔体结构进行简化重构,建立待验证的弹性壁板构型; S2、基于弹性壁板构型推导三维腔体弹性壁板振动控制方程; S3、基于S2得到的三维腔体弹性壁板振动控制方程,设置对应的远场边界条件、物面边界条件、对称边界条件,将S1的弹性壁板构型振动引入载荷求解过程中,以在Ma≥2.0的极端环境下,通过各类飞行器腔体中弹性壁板在来流激振荡情况下的模态预估,完成对弹性壁板构型的风洞试验验证; 在S2中,所述三维腔体弹性壁板振动控制方程的推导前提是获得二维腔体弹性壁板振动控制方程; 其中,所述二维腔体弹性壁板振动控制方程的获取流程为: S20、在弹性壁板振动求解引入风洞试验过程中外部施加的面内载荷、壁面变形引起的非线性薄膜力、气动载荷和惯性载荷,则腔体结构中弹性壁板运动的无量纲运动方程通过下式进行表征: 上式中,为x方向对应的无量纲坐标,且,为腔体的长度,W为y方向的无量纲坐标,且,是弹性壁板y向位移,h为腔体的深度,P为无量纲压力值,且,为弹性壁板下表面腔体的压力,为弹性壁板表面压强,D为弹性壁板材料的弯曲刚度,且,E是弹性壁板的弹性模量,为弹性壁板材料的泊松比,为x方向面内外力的无量纲值,且,为面内薄膜力,为求偏导,为无量纲时间; S21、基于无量纲运动方程,沿腔体壁板壁长进行积分以得到如下的4阶二维常微分方程: 上式中,为壁板振动的第r阶模态坐标,r为第r阶模态,为泊松比,为壁板振动的第r阶模态坐标的平方,m为第m阶模态,为x方向面内外力的无量纲值,且,为面内薄膜力,为无量纲时间,且,为弹性壁板材料密度,为第n个网格的表面压插值,为腔体深度,N为弹性壁板表面的气动网格数,M为选取的最大模态阶数; 所述三维腔体弹性壁板振动控制方程的获取流程为: S22、设三维腔体弹性壁板运动方程中的控制方程如下式所示: 上式中,为拉普拉斯算子的四次方,为艾瑞应力函数,y为y向坐标,为x方向面内外力,为y方向面内外力,为远场静压,为腔内压力波动,为壁板材料密度,h为壁板厚度; S23、在S22中控制方程的两边乘以基函数,并沿流向和展向积分,得到如下的4阶三维常微分方程为: 上式中,为第n阶模态坐标,b为壁板宽度,A、B、C、D、E、F为求解系数,n为模态阶数,为y方向面内外力的无量纲值,e为第e个单元,为y向的无量纲坐标,为单元面积。
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