最小阻力锥导乘波体和三维内转式进气道一体化设计方法技术

本发明专利技术公开了最小阻力锥导乘波体和三维内转式进气道一体化设计方法，涉及吸气式高超声速飞行器空气动力学外形和超燃冲压发动机内流道一体化设计技术领域，其技术方案要点是：本发明专利技术采用高容积率、高压缩能力、低阻力的最小阻力锥导乘波构型获得高升阻比、高容积率、低阻力乘波机体的同时，通过开展三维内转式流道同乘波机体符合气动原理的一体化设计，在对飞行器增升减阻的同时，还提升了推进流道的进气特性，给出的一种低阻压缩性能好、容积率高、结构可实现性强的吸气式高超声速飞行器最小阻力锥导乘波体和三维内转式进气道一体化设计方案，为新型高性能高超声速飞行器一体化布局奠定技术基础。化布局奠定技术基础。化布局奠定技术基础。

【技术实现步骤摘要】
最小阻力锥导乘波体和三维内转式进气道一体化设计方法


[0001]本专利技术涉及吸气式高超声速飞行器空气动力学外形和超燃冲压发动机内流道一体化设计
，更具体地说，它涉及最小阻力锥导乘波体和三维内转式进气道一体化设计方法。

技术介绍

[0002]吸气式高超声速飞行器一直是高超声速飞行领域的研究热点。但随着飞行马赫数的增加，吸气式高超声速飞行器的推阻匹配问题仍然是制约该技术发展的瓶颈之一。原因在于：吸气式高超声速飞行器的升阻比是随飞行马赫数的增加而降低的，对于一定重量的飞行器，其阻力随飞行速度的增加将持续增大。同时吸气式飞行器的发动机比冲随飞行马赫数增加而减少。一般情况下，随着飞行速度和高度增加，发动机捕获流量是减小的。这三方面的原因综合导致的结果就是飞行器外阻增大，而发动机的推力急剧减小。增加的阻力和减小的推力将导致吸气式高超声速飞行器推阻不匹配，使得以吸气式推进系统为动力的高超声速飞行器在高马赫数条件下的飞行尤为困难。
[0003]从空气动力学的角度看，解决推阻匹配问题，需要提高飞行器的升阻比和增加发动机的气流捕获量。乘波体是提高飞本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.最小阻力锥导乘波体和三维内转式进气道一体化设计方法，其特征是：具体包括以下步骤：S1、通过优化设计或基于最小阻力外锥近似理论，设计生成满足容积需求的低阻力轴对称最小阻力锥体(1)，在0度攻角及相应来流马赫数条件下(3)，最小阻力锥体(1)产生轴对称的三维激波面(2)和三维激波面(2)与最小阻力锥体(1)之间的无粘流场；最小阻力锥体(1)及其流场的出口截面(4)位于最小阻力锥体(1)的后缘端面，且出口截面(4)与最小阻力锥体(1)的轴线垂直；S2、在出口截面(4)定义最小阻力锥导乘波体在出口截面(4)上的下表面型线(5)，并在最小阻力锥体(1)的流场中，沿下表面型线(5)逆向追踪流线，且止于最小阻力锥体(1)的三维激波面(2)，获得最小阻力锥导乘波体的下压缩面(7)；然后由最小阻力锥导乘波体的下压缩面(7)与三维激波面(2)的交线沿最小阻力锥体(1)的轴线方向水平向后延伸，且止于出口截面(4)，获得乘波机体的上表面(6)；S3、从内锥基准流场中，根据与乘波机体7的流动参数及几何外形匹配关系，通过流线追踪技术获得与最小阻力锥导乘波体压缩面7匹配的三维内转式流道，其中，内锥基准流场的压缩型线，由内锥压缩面(8)和中心母锥(9)组成；内锥基准流场的流场结构包括初始曲面激波(10)和反射激波(11)；内锥基准流场将给定的入口流动马赫数(12)，压缩到内锥基准流场出口处约入口流动马赫数(12)的一半；入口流动马赫数(12)近似等于最小阻力锥导乘波体压缩面(7)与三维内转式流道匹配区域的乘波体流场内的马赫数均值；S4、将内锥基准流场压缩面(8)、中心母锥(9)及其流场，以及初始曲面激波(10)和反射激波(11)，置于最小阻力锥导乘波体压缩面(7)及其流场中，使内锥基准流场的初始曲面激波(10)与最小阻力锥导乘波体压缩面(7)相交形成三维曲线(13)，乘波机体的三维激波面(2)与内锥基准流场激波面(10)相交形成相交曲线(15)，三维曲线(13)和相交曲线(15)都在内锥基准流场激波面(10)上；其中，在基准流场激波面(10)上用于连接三维曲线(13)和相交曲线(15)使其形成闭合曲线的曲线为连接曲线(14)，连接曲线(14)根据流量捕获及几何匹配需求在内锥基准流场激波面(10)上设计；S5、沿着位于内锥基准流场激波面(10)上的三维曲线(13)、连接曲线...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺旭照，陈圣兵，李向东，刘福军，吴世俊，郝瑞，汪文凯，
申请(专利权)人：北京流体动力科学研究中心，
类型：发明
国别省市：