沈恩楠，郭同庆，吴江鹏，胡家亮，张桂江

1. 航空工业沈阳飞机设计研究所，沈阳 110035

2. 南京航空航天大学 航空学院，南京 210016

在高超声速飞行器飞行过程中，激波和附面层的相互作用会使飞行器周围的空气温度急剧升高，形成剧烈的气动加热环境。在高温条件下，材料的性能会发生变化，结构内部会产生附加的热应力，明显影响飞行器的结构刚度。区别于一般的飞行器，高超声速飞行器需要综合考虑气动热及气动弹性之间的耦合问题，即热气动弹性问题。热气动弹性问题属于多学科综合问题，难以采用统一方程求解[1]，大多数研究都是在合理假设下，采用简化模型或者忽略其中次要的耦合部分，采用分区-边界耦合的求解方法。

国内外有很多关于高超声速热气动弹性问题的研究。杨超等[2]对高超声速热气动弹性以及气动伺服弹性的进展进行总结，提出了高超声速飞行器在气动弹性领域需要解决和关注的若干问题。Klock和Cesnik[3]采用活塞理论与Eckert参考焓理论分析了导弹的热气动弹性特性。以一定数量的固定温度分布状态作为参考状态，分析得到这些状态的模态振型，然后以这些模态振型为基础来描述不同温度分布状态的模态振型，强调了温度对模态的影响。Mcnamara等[4-5]将Eckert参考焓理论和计算流体力学(CFD)方法计算得到的热流作用于结构有限元模型上，将热结构振型插值到流场中，在时域内求解结构运动方程，模态保持不变。Lv等[6]采用松耦合方法研究了在固定来流参数条件下平板高超声速机翼热气动弹性响应，计算得到不同时刻的结构温度场与相应热模态。……