一种能够抑制高超声速边界层转捩的大尺寸缝隙微结构制造技术

本发明专利技术涉及一种能够抑制高超声速边界层转捩的大尺寸缝隙微结构，属于航空航天领域。本发明专利技术通过建立孔深与扰动波反射角之间的关系，使扰动波反射方向能够人为控制，打破传统的反射规律。本发明专利技术的大尺寸缝隙微结构的间隙s扩大到与扰动波波长相等；而传统的抑制高超声速边界层转捩的缝隙结构将间隙s限制在远小于扰动波波长的范围内，间隙s的扩大使得材料更易于实际工程加工。本发明专利技术能够更为有效的抑制壁面边界层内的Mack第二模态的发展，进而有效抑制转捩，扩大层流覆盖区域。将大尺寸缝隙微结构应用于高超声速飞行器表面蒙皮，会有效抑制转捩，并最终达到热防护和减小阻力的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种能够抑制高超声速边界层转捩的大尺寸缝隙微结构
本专利技术涉及一种能够抑制高超声速边界层转捩的大尺寸缝隙微结构，尤其涉及抑制边界层内Mack第二模态不稳定波的可控反射方向型大尺寸微缝隙结构的优化设计方法，属于航空航天领域。
技术介绍
高超声速飞行器具备全球快速达到、探测难度大、突防能力强、作战效能高等特点，已成为国际竞争的主要焦点之一。高超声速飞行器在发展过程中屡受挫折，如美国HTV-2项目两次飞行实验失败，美国和澳大利亚联合实施的HIFiRE-5首飞失败等，其主要原因是高超声速技术存在众多未知领域，边界层转捩是其中一个十分重要且不可避免的不确定因素。高超声速飞行器的飞行高度、速度和雷诺数范围内恰恰非常容易出现边界层转捩，且转捩后摩阻和热流一般可增大3-5倍，严重影响气动性能和热防护系统。因此，高超声速飞行器对如何有效抑制转捩有着迫切的需求，是目前国内外高超声速领域的研究热点。对高超声速飞行器转捩抑制的研究，主要集中在如何更为有效地抑制边界层内Mack第二模态的发展。多孔覆盖层在不明显影响主流的前提下，通过自身的声学特性设计，能够有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能够抑制高超声速边界层转捩的大尺寸缝隙微结构，其特征在于：实现方法包括如下步骤：/n步骤一、定义缝隙结构形状参数和入射波参数；/n所述可抑制高超声速边界层转捩的大尺寸缝隙微结构，由在xz平面上周期规律分布的多个展向缝隙组组成，所述的缝隙组由N个缝隙构成(N>1)，定义N为周期缝隙数，单个缝隙的边长为2b，孔深为H

【技术特征摘要】
1.一种能够抑制高超声速边界层转捩的大尺寸缝隙微结构，其特征在于：实现方法包括如下步骤：
步骤一、定义缝隙结构形状参数和入射波参数；
所述可抑制高超声速边界层转捩的大尺寸缝隙微结构，由在xz平面上周期规律分布的多个展向缝隙组组成，所述的缝隙组由N个缝隙构成(N>1)，定义N为周期缝隙数，单个缝隙的边长为2b，孔深为Ha(a＝1～N)，相邻缝隙间的间距为s；定义孔深方向为y方向，与孔深方向垂直的材料表面平面定义为xz平面；定义流向为x方向，展向为z方向；无量纲几何参数孔隙率φ由上述参数表示为φ＝2b/s，无量纲几何参数宽深比Ar由上述参数表示为Ar＝2b/H；入射波频率为f，入射波波长为λ；
步骤二、确定反射角与缝隙结构形状参数和入射波参数的关系；
广义斯奈尔定律表达式为：



其中入射波波数k0＝2π/λ，θr为反射角，θi为入射角，Φ(x)为反射波相位角，将式(1)积分得到反射波相位角表达式：



当反射波相位角沿流向x以式(2)的线性规律变化时，使得反射波以θr的反射角进行反射，故缝隙的间距s应满足：

【专利技术属性】
技术研发人员：赵瑞，董颖，张新昕，涂国华，郭启龙，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11