高压捕获翼双翼构型宽速域气动性能研究.pdf
《高压捕获翼双翼构型宽速域气动性能研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高压捕获翼双翼构型宽速域气动性能研究.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷 第 期 年 月气 体 物 理 .:./.高压捕获翼双翼构型宽速域气动性能研究肖 尧 崔 凯 李广利 田中伟 常思源(.中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室 北京 .中国科学院大学工程科学学院 北京 .中国科学院力学研究所宽域飞行工程科学与应用中心 北京)(.)摘 要:宽域高超飞行器气动布局设计已是研究热点之一 高压捕获翼新型气动布局可同时满足高容积率、高升力和高升阻比 此布局前期研究主要针对高超声速状态 基于该背景 以宽域高超飞行器为主要目标 依据高压捕获翼基本设计原理 发展了一种新型双翼构型 对该构型的宽速域气动特性研究结果表明 在亚声速条件下添加捕获翼可使飞行器升力系数
2、提高约.在跨声速区域捕获翼可抑制飞行器气动焦点跳变 飞行器在全速域范围内均为纵向静稳定关键词:高压捕获翼 宽域飞行器 双翼构型 气动特性 计算流体力学 中图分类号:.文献标志码:收稿日期:修回日期:基金项目:国家自然科学基金()中国科学院基础前沿科学研究计划()第一作者简介:肖尧()男 博士 工程师 主要研究方向为宽域高超飞行器气动布局设计与优化:.引用格式:肖尧 崔凯 李广利 等.高压捕获翼双翼构型宽速域气动性能研究.气体物理 ():.:.():.:.().:引 言随着临近空间开发应用的深入以及各类航空航天任务日益频繁 宽域高超声速飞行器被认为是满足经济、高效空间往返运输需求的理想载体之一
3、具有宽域飞行特性的高超声速飞行器飞行剖面包含地面起飞、快速爬升、定速巡航以及减速降落 飞行包线涵盖亚、跨、超和高超声速速域故其气动布局须兼顾全速域流动特性 通过合理匹配设计以确保飞行器在飞行包线内均具有良好的第 期肖尧 等:高压捕获翼双翼构型宽速域气动性能研究气动性能 即应同时满足以下主要需求:高超声速巡航的高升阻比、亚声速水平起降的高升力、跨声速气动焦点匹配、宽速域姿态配平匹配等 然而 飞行器在各个速域下的流动特性存在较大差异 将给其综合设计与优化带来困难 因此宽速域气动布局设计是宽速域高超声速飞行器的核心关键技术之一目前国内外宽速域高超声速飞行器的气动布局研究主要围绕乘波体构型开展 国外方
4、面 等以乘波体构型为基础 综合考虑了气动、动力、载荷等因素提出高超声速民用飞机方案 提出涡升力乘波体概念 此类乘波体在亚声速飞行时利用前缘涡使上表面形成低压区 从而提高低速升力 欧空局提出的 计划 旨在研发出实现洲际飞行的高超声速飞机 其气动布局采用了密切锥乘波体升力面设计以及进气口背置的形式 洛克希德马丁公司提出的 高超声速无人侦察飞机和波音公司的高超声速民用客机方案均采用了局部乘波大边条大后掠翼身融合的形式 国内方面 此部分研究主要分为两类 一类为在超声速范围内针对乘波体构型非设计点状态气动性能的研究 主要有多级组合、拼接组合、变设计 数/激波角等设计方法研究 另一类为兼顾亚声速与高超声速
5、速域气动性能需求的涡升力乘波体研究 其设计方法可分为 种:基于吻切理论的定前缘型线法 基于激波装配法的波导体法 基于给定激波面的投影法 上述研究均取得了不同程度的进展 但基本处于概念研究阶段 而且此类飞行器为了保证气动性能 其布局形状通常较为扁平 故其装载量相对较小 容积率仍有待进一步提升为了在增加容积率的同时保证飞行器在高超声速条件下的良好气动性能 崔凯等提出了高压捕获翼新概念气动布局 其主要特点是针对有大容积需求的飞行器 在飞行器上方增加一个升力面 合理利用机体压缩激波后的高压区产生升力从而提高飞行器升阻比 该新概念布局可有效缓解升阻比与容积率、升力系数之间的矛盾 同时满足高超声速飞行器高
6、升阻比、高容积率和高升力的需求 目前已针对该布局开展了大量研究工作 包括设计原理、参数化方法及优化、前缘热负荷特性、构型钝化和支撑机构影响特性等然而 现有研究大多针对高超声速状态 其他速域范围的研究尚在起步阶段 高压捕获翼布局飞行器与现有宽域高超飞行器最显著的区别在于其具有双升力面 由飞行原理可知 双升力面飞行器可获得更大的升力系数 因此高压捕获翼布局飞行器可在水平起降阶段获得更高的升力 此外 高压捕获翼布局的上翼面轴向位置在飞行器后部 当飞行器姿态改变时其升力增量作用点亦在后部区域即飞行器的气动焦点位置相对靠后 有利于提升飞行器自身的稳定性裕度 综上可知 高压捕获翼布局可作为未来宽域高超飞行
7、器气动设计的一个新方案 须对其宽速域气动性能进行深入研究针对上述背景 本文以宽域高超飞行器为主要目标 在符合高压捕获翼基本设计原理的前提下将飞行器下翼面设计为双后掠翼 同时考虑捕获翼与机体之间的支撑结构、尾部控制舵面、腹鳍等部件 发展一种新型双翼构型 采用数值模拟的手段对该构型在亚、跨、超、高超声速速域下的气动性能进行研究 初步获取高压捕获翼部件在不同速域下对气动性能的影响 所得结论可为后续宽域飞行器设计与优化提供参考 高压捕获翼原理及双翼构型简介.高压捕获翼基本原理高压捕获翼在高超声速流动条件下的设计原理如图 所示 图中区域 为自由来流 高速来流经过机体上表面压缩 产生第 道斜激波 在激波
8、后压力增加 流动方向与机体上表面平行 之后在捕获翼的压缩作用下形成第 道激波 使压力进一步提升 随来流继续前进 在机体尾部产生膨胀波 经前 线()后压力逐渐减小 然后流向下游 由于捕获翼平行于来流 区域 的压力基本与自由来流压力相等 由上述描述可知 区域 经两次压缩 捕获翼下表面的压力明显高于上表面 因此捕获翼可为飞行器提供较大的升力 当采用薄翼设计时其阻力增加较小 飞行器的升阻比也可获得大幅提升.高压捕获翼双翼构型简介本文基于高压捕获翼设计原理 发展了一种高压捕获翼双翼构型 如图()所示 该构型采用半圆锥面作为机体上压缩面 在机体上方设置高压捕获翼 捕获翼为具有一定厚度的平板 翼前缘型线为二
9、次曲线 翼尖进行钝化处理 捕获翼与机体之间的支撑结构采用单支撑形式 支撑前缘型线为样气 体 物 理 年 第 卷条曲线 采用翼身融合的形式设计了下翼面 使整机形成双翼布局 机翼前缘型线采用“形”双后掠式曲线 翼尖进行钝化处理 在机翼尾部添加控制舵面 在机身腹部增加腹鳍 整机全长.最大翼展.高度.(含腹鳍)机体等效压缩角为 压缩段长度为.捕获翼长度及其位置由文献中的方法确定 捕获翼与机翼的翼尖钝化厚度均为 捕获翼装配攻角为 将其命名为 同时为了对比在不同速域下飞行器添加捕获翼后气动性能的变化 给出不带捕获翼以及支撑结构的参考构型如图()所示其设计参数与上述一致 将其命名为 图 高压捕获翼设计原理.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高压 捕获 双翼 构型 宽速域 气动 性能 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。