(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210644177.X (22)申请日 2022.06.09 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114722543 A (43)申请公布日 2022.07.08 (73)专利权人 中国飞机强度研究所 地址 710065 陕西省西安市雁塔区电子二 路86号 (72)发明人 王彬文　姚港　秦强　丛琳华　 (74)专利代理 机构 西安创知专利事务所 61213 专利代理师 卫苏晶 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 119/08(2020.01)(56)对比文件 CN 202002747 U,201 1.10.05 CN 10784340 5 A,2018.0 3.27 CN 102183 312 A,201 1.09.14 CN 109883660 A,2019.0 6.14 CN 102539099 A,2012.07.04 CN 102262099 A,2011.11.30 US 201826 6395 A1,2018.09.20 CN 10190742 2 A,2010.12.08 CN 113155885 A,2021.07.23 CN 114252232 A,202 2.03.29 CN 108918582 A,2018.1 1.30 CN 112193401 A,2021.01.08 CN 1042670 62 A,2015.01.07 CN 1041983 32 A,2014.12.10 审查员 马波 (54)发明名称 一种高超声速飞行器结构热强度试验中热 反射屏设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种高超声速飞行器结构热 强度试验中热反射屏设计方法， 该方法包括以下 步骤： 一、 高超声速飞行器结构热强度试验的搭 建； 二、 坐标建立； 三、 矩体试验件辐射总热流的 获取； 四、 热反射屏的参数设计优化。 本发明方法 步骤， 设计合理， 实现高超声速飞行器结构热强 度试验中热反射屏结构参数的设计优化， 改善了 高超声速飞行器结构试验件表面所受热流场均 匀性， 以使高超声速飞行器结构试验件表面温度 场均匀， 从而增加了后续高超声速飞行器结构热 强度试验的准确度。 权利要求书4页 说明书10页 附图2页 CN 114722543 B 2022.08.12 CN 114722543 B 1.一种高超声速飞行器结构热强度试验中热反射屏设计方法， 其特征在于， 该方法包 括以下步骤： 步骤一、 高超声速飞行器结构热强度试验的搭建： 步骤101、 在飞机试验室中搭建高超声速飞行器结构热强度试验装置； 其中， 所述高超 声速飞行器结构热强度试验装置包括辐 射加热装置和设置在所述辐 射加热装置下方 的高 超声速飞行器结构试验件， 所述高超声速飞行器结构试验件记作 矩体试验件 （3） ， 所述辐射 加热装置包括辐射加热 元件阵列和热反射屏 （1） ； 步骤102、 设定辐射加热元件阵列包括多个平行均布的辐射加热件 （2） ， 辐射加热件 （2） 为圆柱形， 多个辐射加热件 （2） 按照热反射屏 （1） 的长度方向依次标记为第1个辐射加热 件， ...， 第 个辐射加热件， ...， 第 个辐射加热件； 其中， 和 均为正整数， 且 ， 表示辐射加热件的总数， 任一个辐射加热件的长度方向沿热反射屏 （1） 的宽 度方向布设； 步骤103、 设定热反射屏 （1） 的横截面为矩形热反射屏， 所述热反射屏 （1） 中心位置设置 有矩形开口部 （1 ‑1） ， 所述矩形开口部 （1 ‑1） 的中心和矩体试验件 （3） 的中心投影重合， 所述 矩形开口部 （1 ‑1） 的长度方向沿矩体试验件 （3） 和热反射屏 （1） 的长度方向布设， 所述矩形 开口部 （1 ‑1） 的宽度方向沿矩体试验件 （3） 和热反射屏 （1） 的宽度方向布设， 热反射屏 （1） 的 投影面积大于矩体试验 件 （3） 的表面 面积； 步骤104、 设定多个辐射加热件 （2） 的轴线和矩体试验件 （3） 顶面的下垂直距离为 ， 多 个辐射加热件 （2） 的轴线和热反射屏 （1） 底面的上垂直距离为 ； 步骤二、 坐标建立： 步骤201、 以矩体试验件 （3） 的顶面中心 为原点 ， 过原点 且沿矩体试验件 （3） 的顶 面 长度方向为 轴， 过原点 且沿矩体试验件 （3） 的顶面宽度方向为 轴， 建立 坐标 系； 步骤202、 以热反射屏 （1） 的顶面中心为原点 ， 过原点 且沿热反射屏 （1） 的顶面长度 方向为 轴， 过原点 且沿热反射屏 （1） 的顶面宽度方向为 轴， 建立 坐标系； 步骤三、 矩体试验 件辐射总热流的获取： 步骤301、 设定矩体试验件 （3） 顶面任一点在 坐标系下的坐标记作 ； 其中， 表示 轴横坐标； 表示 轴纵坐标； 步骤302、 设定第 个辐射加热件轴线长度方向任一点在 坐标系中 的横坐标为 ； 其中， 的取值范围为 ， 表示热反射屏 （1） 的长度； 步骤303、 建立无量纲辐射 函数 ， 如下所示：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114722543 B 2； 其中， 表示无量纲第 一参数， 且 ； 表示无量纲第二参数， 且 ； 表示无量纲第三 参数， 且 ； 表示热反射屏 （1） 的宽度； 步骤304、 根据公式 ， 得到第 个辐射加热件直接辐 射到矩体试验件 （3） 顶面 点处的热流 ； 其中， 表示辐射加热件 （2） 的辐 射功率； 步骤305、 根据公式 ， 得到第 个辐 射加热件直接辐射到试验件表面 处和经热反射屏反射辐射在试验件表面 点 处的热流之和 ； 其中， 表示热反射屏 （1） 反射到矩体试验件 （3） 顶面 点处的热流， 表示热反射屏 （1） 中矩形开口部 （1 ‑1） 区域反射到矩体试验 件 （3） 顶面 点处的热流； 步骤306、 根据公式 ， 得到试验件顶面 点处的辐射总热 流 ； 步骤四、 热反射屏的参数设计优化： 步骤401、 给热反射屏中矩形开 口部 （1‑1） 的长度 赋初始值， 给热反射屏中矩形开口 部 （1‑1） 的宽度 赋初始值; 步骤402、 采用多岛遗传算法对矩形开口部 （1 ‑1） 的长度 和矩形开口部 （1 ‑1） 的宽度 进行迭代优化， 得到第 次迭代优化后的长度 和宽度 ； 步骤403、 判断第 次迭代优化后的长度 和宽度 ， 是否满足设定的收敛条件， 如不满足设定的收敛条件， 执行下一次迭代优化； 如满足设定的收敛条件， 则第 次迭代优 化后的长度 和宽度 为热反射屏设计优化后的结构参数； 其中， 为正整数； 。权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114722543 B 3