[發明專利]空天飛機測試中加熱元件三維離散仿形陣列構建方法

有效

• 申請號: 202210574437.0
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN114662349B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 王彬文;秦強;王振亞;叢琳華
• 申請（專利權）人: 中國飛機強度研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00;G06F119/08
• 代理公司: 北京棧橋知識產權代理事務所(普通合伙) 11670
• 代理人: 胡穎

本發明提供了空天飛機測試中加熱元件三維離散仿形陣列構建方法，屬于飛機測試技術領域。方法包括以下步驟：S1、在受熱結構外表面上繪制等溫線；S2、通過等溫線將受熱結構外表面分割為n個區域；S3、將各區域向外投射，形成由偏置面Sur₁和Sur₂組成的包絡面；S4、通過Sur₂面構建插值平面；S5、重復步驟S4，直至所有插值平面均處于包絡面的正中間；S6、放大插值平面形成多邊形面；S7、以多邊形面的每條平面交線為中心軸，將相交平面分割得到加熱元件三維離散仿形陣列。本發明解決了目前對于如何設計加熱元件的形狀和三維布局，尚缺乏有效的方法和參考標準的問題，具有操作簡單、適用性強的優點。

技術領域

本發明涉及飛機測試技術領域，具體是涉及空天飛機測試中加熱元件三維離散仿形陣列構建方法。

背景技術

飛機測試是指在飛機服役前，通過飛機試驗對飛機性能進行檢驗，只有符合飛機測試要求的飛機才能投入正常使用。

隨著科技的發展，飛機的投入使用量也越來越多，飛機在飛行過程中的安全性也受到越來越多的關注。大型飛機氣候實驗室是目前國內唯一能夠在室內實現飛機各類試驗的實驗室，在大型飛機氣候實驗室中進行的眾多飛機試驗中，飛機地面熱強度試驗是一種模擬飛機飛行中飛機表面與空氣摩擦造成飛機表面急速升溫過程的靜態模擬試驗。

飛機地面熱強度試驗通過加熱裝置實現飛機表面急速升溫過程的模擬。因此，加熱裝置的設計是受熱結構溫度場能否高精度模擬的關鍵。而加熱裝置設計中最為關鍵的是加熱元件的設計，面對結構復雜的曲面受熱結構，加熱元件的形狀和布局決定了受熱結構表面的溫度場的精度，因此如何設計加熱元件陣列是加熱裝置設計的關鍵技術。

目前對于加熱裝置的設計已有不少參考手冊，但是對于如何設計加熱元件的形狀和三維布局，尚缺乏有效的方法和參考標準。目前快速發展的航空航天和核電工業，對加熱裝置的精度和復雜度都有越來越高的要求，因此，亟需發展精度可控的加熱裝置設計技術。

本發明在深入研究輻射加熱特點的基礎上，提出了一種加熱元件三維離散仿形陣列構建方法。

發明內容

本發明解決的技術問題是：目前對于如何設計空天飛機測試中加熱元件的形狀和三維布局，尚缺乏有效的方法和參考標準。

為解決上述問題，本發明的技術方案如下：

空天飛機測試中加熱元件三維離散仿形陣列構建方法，包括以下步驟：

S1、獲取受熱結構外表面的溫度場分布特征，以T₁為溫度臺階，在受熱結構外表面上繪制等溫線；

S2、以每個溫度臺階對應的等溫線作為邊界線，將受熱結構外表面分割為n個區域，并將n個區域記為：A₁，A₂，A₃，…，A_n；

S3、將分割后的各區域沿表面外法線方向向外投射，在偏置距離D₁和D₂處分別形成兩個偏置面Sur₁和Sur₂；

S4、通過Sur₂面上與各區域邊界點對應位點構建各區域對應的插值平面；

S5、重復步驟S4，判斷插值平面與Sur₁和Sur₂面之間的距離，直至各區域的插值平面均包絡在Sur₁和Sur₂面正中間；

S6、放大各區域的插值平面，直至每個插值平面與其相鄰的插值平面交線形成多邊形面；