烧蚀型热防护系统概率设计与可靠性评估方法研究

来源：计算力学学报杂志2024年第4期北京时间：

作者：张睿,祝文祥,张澳,侯望墅,宋树丰,刘许旸,李晨光,赵月,张凯,姚建尧

单位：重庆大学 航空航天学院, 重庆 400044,重庆大学 航空航天学院, 重庆 400044,西安航天动力研究所, 西安 710100,重庆大学 航空航天学院, 重庆 400044,重庆大学 航空航天学院, 重庆 400044,重庆大学 航空航天学院, 重庆 400044,航天材料及工艺研究所, 北京 100076,中国运载火箭技术研究院, 北京 100076,中国运载火箭技术研究院, 北京 100076,重庆大学 航空航天学院, 重庆 400044

摘要：为在保障热防护系统可靠性的前提下减轻重量,本文建立考虑多源不确定性的烧蚀型热防护系统的概率设计和可靠性评估方法。采用有限元方法计算系统热响应,通过试验测试与数值模型对比验证方法的有效性。并构建热防护系统的不确定性输入参数与目标输出的代理模型,基于代理模型与蒙特卡洛方法进行热防护系统目标变量的概率特性分析。采用Sobol指标对不确定性参数进行灵敏度分析,并以系统可靠性为指标进行概率设计。该方法针对来流、几何以及材料属性等多源不确定性进行热防护系统的概率设计与可靠性评估,以二维平板模型为例,计算热防护系统最高背温的概率特性以及不确定性参数的灵敏度,得到了不同涂层厚度情况下系统的可靠性。结果表明,与安全系数n=1.5的设计相比,概率设计减重达到24%。

关键词：烧蚀型热防护系统,不确定性,代理模型,概率设计,可靠性评估,

基金资助：基础研究项目群(514010103-202-2)资助项目.