超声速飞行器综合热管理系统优化设计

作     者：唐玫 吉洪湖 胡娅萍 TANG Mei;JI Hong-hu;HU Ya-ping

作者机构：西北工业大学图书馆陕西西安710072 南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2022年第43卷第1期

页      面：44-54页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082501[工学-飞行器设计] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主　　题：超声速巡航 综合热管理 燃油质量代偿损失 代理模型 优化设计 

摘      要：针对飞行器超声速巡航时遭受机体外部气动加热与辐射换热的情况,提出了一套综合考虑燃油系统、冲压空气与消耗性冷却剂制冷系统及热防护系统的超声速飞行器综合热管理系统;基于二阶多项式响应面代理模型技术建立了综合热管理系统优化设计流程,并针对典型的超声速飞行包线,以热防护层厚度、回油质量流量以及消耗性相变冷却剂质量流量为设计变量,以燃烧室进口燃油温度为约束条件,以变量引起的起飞重量增量及其燃油质量代偿损失最小为设计目标,采用自适应模拟退火算法对热管理系统进行了优化设计。结果表明:采用二阶多项式响应面代理模型计算的结果与仿真计算结果的误差低于2%;在本文选取的设计变量取值范围内,最优方案倾向于热防护层厚度和冷却剂质量流量取最小值而回油质量流量取中间值,且最优方案较第一组初始方案就目标函数而言减重约16%。