高升阻比乘波體氣動(dòng)特性研究.pdf

1、乘波體是一種“乘坐”在激波上的高超聲速飛行器，具有高升力、低阻力和高升阻比的特點(diǎn)。通過(guò)優(yōu)化乘波體的研究有望突破“升阻比屏障”，實(shí)現(xiàn)更加出色的氣動(dòng)布局。因此乘波體的設(shè)計(jì)與研究已經(jīng)成為國(guó)際航空航天領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，各個(gè)學(xué)科都將乘波體作為最新的高超聲速飛行器的氣動(dòng)布局模型。
　　首先詳細(xì)介紹了乘波體的研究經(jīng)歷和國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，通過(guò)分析不同流場(chǎng)生成乘波體的優(yōu)缺點(diǎn)，得出生成乘波體模型的適用流場(chǎng)；選取來(lái)流馬赫數(shù)Ma=6的圓錐流場(chǎng)為基準(zhǔn)流場(chǎng)，利用

2、四階Runge-Kutta插值法計(jì)算錐形流場(chǎng)控制方程Taylor-Maccoll，得到激波角和流場(chǎng)流線方程；通過(guò)對(duì)選取自由來(lái)流的上表面方程與圓錐激波方程相交得到前緣曲線，采用反設(shè)計(jì)法建立了乘波體的數(shù)學(xué)模型。
　　在應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)對(duì)乘波體各參數(shù)分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算出設(shè)計(jì)點(diǎn)及非設(shè)計(jì)點(diǎn)處乘波體氣動(dòng)特性隨馬赫數(shù)、迎角的變化規(guī)律，得到設(shè)計(jì)點(diǎn)處滿足乘波體穩(wěn)定飛行的速度范圍，并證明了本文所用反設(shè)計(jì)方法理論的正確性。研究表明：乘波體的

3、升阻比隨迎角和馬赫數(shù)的增加而增加，且增長(zhǎng)率逐漸變小，最終趨于平穩(wěn)；飛行高度不同對(duì)乘波體的氣動(dòng)特性沒(méi)有明顯的影響；馬赫數(shù)Ma=6的錐導(dǎo)乘波體穩(wěn)定飛行的速度范圍是Ma=4.8~6.3。
　　最后對(duì)乘波體進(jìn)行前緣鈍化，引入邊界層理論進(jìn)行網(wǎng)格劃分，分析研究了不同鈍化半徑下設(shè)計(jì)點(diǎn)處乘波體氣動(dòng)特性以及非設(shè)計(jì)點(diǎn)處來(lái)流馬赫數(shù)、迎角的變化對(duì)乘波體氣動(dòng)性能的影響，得到乘波體前緣表面最大溫度；同時(shí)，綜合氣動(dòng)性能、氣動(dòng)熱和體積等因素得出最佳鈍化半徑方案。