Resumen

Los vehículos hipersónicos operan en un entorno de calentamiento aerodinámico severo, que tiene un impacto significativo en sus características dinámicas estructurales. Por lo tanto, los efectos del calentamiento aerodinámico no pueden ignorarse al realizar un análisis aeroelástico para un vehículo hipersónico. Sin embargo, la incorporación de los efectos del calentamiento aerodinámico en el análisis de acoplamiento fluido-estructural dará lugar a costes computacionales extremos. En realidad, después de experimentar un vuelo sostenido en un estado fijo, el vehículo acabará alcanzando el equilibrio termodinámico. Por lo tanto, el análisis aeroelástico puede realizarse eficazmente utilizando las características dinámicas estructurales del vehículo calentado que funciona en cada estado de equilibrio. Los efectos del calentamiento aerodinámico muestran que las frecuencias modales y las formas modales de la estructura flexible están destinadas a cambiar significativamente en comparación con la estructura no calentada. En este trabajo se desarrolla un método de reconstrucción modal térmica para generar directamente las formas modales y las frecuencias estructurales dentro del espacio de parámetros dado sin tener que resolver un problema térmico y estructural de alta fidelidad. Una vez que se dispone de los datos modales, se utiliza la interpolación multivariante en un espacio tangente al colector de Grassmann para generar la matriz modal en el punto de parámetro seleccionado arbitrariamente. Además, se utiliza el método de interpolación Kriging para establecer las relaciones aproximadas entre las frecuencias naturales y los puntos de muestreo. Finalmente, se utiliza un ejemplo de una estructura de superficie de control aerodinámica calentada para validar la eficacia del marco aerotermoelástico propuesto. Se demuestra que el método de reconstrucción modal térmica desarrollado tiene una buena robustez, una eficiencia computacional muy alta y una precisión suficiente en un amplio dominio paramétrico.

• Materias:Aerodinámica Ingeniería aeroespacial Satélites Satélite artificial Meteorología
• Subjects:Aerodynamics Aerospace engineering Satellites Artificial satellites Meteorology
• Palabras claves:reconstrucción modal térmica, efectos de calentamiento aerodinámico, características dinámicas estructurales, análisis aeroelástico, vehículo hipersónico, entorno de calentamiento aerodinámico, espacio de parámetros dados, estructura de la superficie de control, coste computacional extremo, marco aerotermoelástico propuesto
• Keywords:thermal modal reconstruction, aerodynamic heating effects, structural dynamic characteristics, aeroelastic analysis, hypersonic vehicle, aerodynamic heating environment, given parameters space, control surface structure, extreme computational cost, proposed aerothermoelastic framework