金 浩，方 明，李埌全，刘 沙，钟诚文

(1. 西北工业大学 航空学院，西安 710072；2. 中国空气动力研究与发展中心，绵阳 621000)

0 引言

2020年8月SpaceX使用载人龙飞船完成NASA首次商业载人任务，民用航天迈入新的阶段。商用航天的快速发展，以及降低飞行成本、保证飞行安全的迫切需求，对高超声速飞行器气动和防热设计提出了更高要求。高超声速飞行的典型特征是激波，导致飞行器周围空气强烈压缩，产生大量热量，转化为内能后使得空气温度急剧升高，引起飞行器表面的严重气动加热现象[1-3]。为保证飞行安全，降低飞行器防热系统体积和重量，需要对飞行器气动热环境进行准确预测。

高超声速气动热研究方法主要有工程算法、数值模拟、风洞试验以及飞行试验[4-5]。工程算法通常只适用于简单构型，且计算误差较大；飞行试验时间和经费成本高昂，通常作为地面气动热预测的验证手段。在当前和可预见的未来，风洞试验和数值模拟是气动热地面预测的主要手段。当前，气动热试验[4]研究一般在激波风洞等高焓设备中进行，其能够获取较为复杂外形飞行器的大面积和局部气动热数据，但地面风洞条件下无法完全复现真实飞行环境。而且，地面气动热试验时间较短，模型并未充分加热，与飞行器的长时间飞行存在显著差异，因而试验获得的热流数据也与真实飞行情况存在较大差异。

随着对高超声速流动机理的深入认知和计算技术与资源的快速发展，数值模拟成为高超声速气动力/热研究的重要手段。……