吻切轴对称冯卡门乘波体设计方法技术

本发明专利技术提供一种吻切轴对称冯卡门乘波体设计方法，将冯卡门曲线回转体母线修型为尖头冯卡门曲线回转体母线，设计尖头冯卡门曲线回转体；求解绕零攻角尖头冯卡门曲线回转体的超声速轴对称基准流场，并将其作为原始基准流场；应用吻切轴对称理论，将原始基准流场等比例缩放为吻切平面基准流场,在各吻切平面基准流场进行流线追踪生成吻切平面流线，所有吻切平面流线放样构成乘波体下表面，在吻切平面生成上表面自由流线，所有吻切平面上表面自由流线放样构成乘波体上表面，乘波体下表面、乘波体上表面和乘波体底面组成吻切轴对称冯卡门乘波体。本发明专利技术解决原始冯卡门乘波体设计方法中原始冯卡门乘波体激波底部型线只能是圆弧的局限。

Design Method of Kissing Axisymmetric Von Karman Wave Multiplier

The invention provides a design method of kissing and cutting axisymmetric von Karman wave-rider body, which modifies the busbar of von Karman curve rotary body as the busbar of pointed von Karman curve rotary body, designs the pointed von Karman curve rotary body, solves the SUPERSONIC AXISYMMETRIC reference flow field around the pointed von Karman curve rotary body with zero angle of attack, and takes it as the original reference flow field; and applies kissing and cutting axisymmetric theory to original reference flow field. The reference flow field is scaled equally to the reference flow field of the kiss-tangent plane. Streamline tracing is carried out in the reference flow field of each kiss-tangent plane to generate the kiss-tangent plane streamline. All kiss-tangent plane streamline lofting forms the lower surface of the wave multiplier, the upper surface free streamline is generated in the kiss-tangent plane, and the upper surface of the wave multiplier is formed by the surface free streamline lofting on all kiss-tangent planes. The bottom of the wave body consists of a kissed axisymmetric von Karman wave-rider. The invention solves the limitation that the bottom profile of the original von Karman wave-rider shock wave can only be an arc in the original von Karman wave-rider design method.

【技术实现步骤摘要】
吻切轴对称冯卡门乘波体设计方法
本专利技术涉及高超声速飞行器气动外形设计的
，具体涉及一种吻切轴对称冯卡门乘波体设计方法。
技术介绍
高超声速飞行器是指飞行马赫数大于5、以吸气式发动机或其组合发动机为主要动力或者无动力、能在大气层和跨大气层中远程飞行的飞行器，其应用形式包括高超声速巡航导弹、高超声速滑翔飞行器、高超声速有人/无人飞机、空天飞机和高超声速宽速域飞行器等多种飞行器。高超声速飞行器气动外形主要有轴对称构型、升力体构型和乘波体构型三大类，其中，乘波体构型利用激波压缩原理(乘波原理)实现了在高超声速飞行条件下高升阻比的气动要求，从而使得乘波体成为高超声速飞行器的一种理想构型。公开日为2014年12月10日，公开号为104192302A的专利技术专利申请公开了一种基于绕尖头冯卡门曲线回转体基准流场的乘波体设计方法，其基本设计步骤是：首先将冯卡门曲线回转体母线修型为尖头冯卡门曲线回转体母线，设计尖头冯卡门曲线回转体；然后求解绕零攻角尖头冯卡门曲线回转体的超声速轴对称基准流场；最后在绕零攻角尖头冯卡门曲线回转体的超声速轴对称基准流场内进行流线追踪，生成乘波体气动外形。为了后文叙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吻切轴对称冯卡门乘波体设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1将冯卡门曲线回转体母线修型为尖头冯卡门曲线回转体母线，设计尖头冯卡门曲线回转体；S2求解绕零攻角尖头冯卡门曲线回转体的超声速轴对称基准流场，并将其作为原始基准流场；S3给定乘波体激波底部型线并对其进行均匀离散，离散得到n个激波底部点，求解各激波底部点对应的吻切平面以及吻切平面基准流场，n个吻切平面基准流场组成乘波体三维基准流场；S4给定乘波体前缘线底部投影型线，求解各激波底部点对应的吻切平面的前缘点，从各吻切平面的前缘点出发进行流线追踪得到对应的吻切面流线以及各激波底部点对应的吻切平面的下表面后缘点，所有吻切平面的前缘点连线...

【技术特征摘要】
1.一种吻切轴对称冯卡门乘波体设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1将冯卡门曲线回转体母线修型为尖头冯卡门曲线回转体母线，设计尖头冯卡门曲线回转体；S2求解绕零攻角尖头冯卡门曲线回转体的超声速轴对称基准流场，并将其作为原始基准流场；S3给定乘波体激波底部型线并对其进行均匀离散，离散得到n个激波底部点，求解各激波底部点对应的吻切平面以及吻切平面基准流场，n个吻切平面基准流场组成乘波体三维基准流场；S4给定乘波体前缘线底部投影型线，求解各激波底部点对应的吻切平面的前缘点，从各吻切平面的前缘点出发进行流线追踪得到对应的吻切面流线以及各激波底部点对应的吻切平面的下表面后缘点，所有吻切平面的前缘点连线组成乘波体前缘线，所有个吻切平面的下表面后缘点连线组成乘波体下表面后缘线，所有吻切平面流线放样构成乘波体下表面；S5在各激波底部点对应的吻切平面上生成各吻切平面的上表面自由流线，所有吻切平面的上表面自由流线放样构成乘波体上表面；S6乘波体前缘线底部投影型线和乘波体下表面后缘线构成乘波体底面，乘波体上表面、乘波体下表面和乘波体底面共同组成吻切轴对称冯卡门乘波体。2.根据权利要求1所述的吻切轴对称冯卡门乘波体设计方法，其特征在于，S1中，给定冯卡门曲线回转体的长度L和底部半径R，利用公式(1)确定冯卡门曲线回转体母线的外形：其中，x冯卡门曲线回转体母线在圆柱坐标系的轴向坐标轴中的坐标值，r为冯卡门曲线回转体母线在圆柱坐标系的径向坐标轴中的坐标值；圆柱坐标系的轴向坐标轴x为冯卡门曲线回转体的回转轴线，冯卡门曲线回转体母线的起始点在圆柱坐标系的轴向坐标轴x上，冯卡门曲线回转体母线的末端点在冯卡门曲线回转体的底部横截面上。3.根据权利要求2所述的吻切轴对称冯卡门乘波体设计方法，其特征在于，S1中，尖头冯卡门曲线回转体母线按照以下方法确定：在冯卡门曲线回转体母线上取1#点以及1#点处的切向角，1#点处的切向角是冯卡门曲线回转体母线上1#点的切线与圆柱坐标系的轴向坐标轴的夹角，其中冯卡门曲线回转体母线上1#点处的切向角角度必须是小于等于最大圆锥半顶角δm；沿1#点的切向方向，取延长线，并与圆柱坐标系的轴向坐标轴交于2#点，直线连接1#点和2#点得到1#-2#直线段，用1#-2#直线段代替冯卡门曲线回转体母线头部的钝头曲线段，1#-2#直线段和冯卡门曲线回转体母线中的1#点与冯卡门曲线回转体母线末端点间的曲线段连接在一起形成一条曲线并将该曲线作为尖头冯卡门曲线回转体母线，由尖头冯卡门曲线回转体母线可以唯一确定尖头冯卡门曲线回转体。4.根据权利要求3所述的吻切轴对称冯卡门乘波体设计方法，其特征在于，S1中，所述最大圆锥半顶角δm按照以下方法确定：根据公式(2)确定来流马赫数M所对应的最大激波角βm；其中，γ为气体的定压比热与定容比热的比热比；然后将来流马赫数M和最大激波角βm作为已知条件，通过数值积分Taylor-Maccoll锥形流动控制方程，确定能够保证圆锥产生附体激波的最大圆锥半顶角δm。5.根据权利要求4所述的吻切轴对称冯卡门乘波体设计方法，其特征在于，S2中，将零攻角和超声速来流条件作为已知输入参数，利用有旋特征线方法求解绕零攻角尖头冯卡门曲线回转...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁峰，柳军，张文浩，刘珍，陈韶华，吴世超，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43