锥形流乘波体优化设计研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第27卷第1期航空学报V01．27N0．12006年1月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAJan．2006文章编号：1000—6893(2006)01—0023—06锥形流乘波体优化设计研究耿永兵，刘宏，姚文秀，王发民(中国科学院力学研究所高温气体动力学重点实验室，北京100080)ViscousOptimizedDesignofWaveriderDerivedfromConeFlowGENGYong-bing，LIUHong，YAOW

2、en-xiu，WANGFa—min(IaboratoryofHighTemperatureGasDynamics，InstituteofMechanics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100080，China)摘要：随着马赫数的升高，波阻和摩阻增加，形成升阻比“屏障”，而乘波构型飞行器是克服这一屏障的有效途径。本文在Ma。。=4．o～2O．0、高度H=24．O～52．0km、圆锥角Ac=5o～1O。的条件下，以升阻比为目标函数，进行了乘波体的优化设计，讨论了对乘波体优化外形的影响因素

3、，并给出全马赫数范围的优化乘波体外形及其气动力结果。关键词：乘波体；优化设计；空气动力学；升阻比中图分类号：V211．3文献标识码：AAbstract：Thispaperisconcernedwithamethodofgeneratingtheoptimizedwaverider．BoththewavedragandthefrictiondragincreaseastheMachnumberbecomeshigherforhypersonicflow；moreover，atechniquedifficultwillap

4、pearwhichiscalledl，fDbarrier．Thewaverideraerodynamicconfigurationmaybeawaytoovercomethisbarrier．Afamilyofoptimizedhypersonicwaveriderisgeneratedandstudiedandthedetailedviscouseffectsareincludedwithintheoptimizationprogressitself．Theviscousoptimizedprocessiscompl

5、etedwithmaximumliftoverdragratioasoptimizedobjectionsattheconditionsofMa一4．O-2O．0，attitudesofH=24．052．0km。andconeangledifferedfrom5。to10。．ShapesandaerodynamicsofwaveriderswithMaxi—mumL

6、DatdifferentMachnumbersareobtainedKeywords：waverider；optimizeddesign；aerodyna

7、mics；liftdragratio乘波体设计是追求高升阻比、突破高超声速飞行优化设计。美国Maryland大学开展了轴对称行器的“升阻比屏障”的一种尝试。其原理是将激体绕流的乘波体黏性优化研究口]，将黏性效应波后的高压流体限制在飞行器的下表面，不允许绕直接引入到乘波体的优化过程中。MarcusLobia过前缘，泄漏到上表面，从而在设计迎角领域，获得等人将乘波体的黏性效应、容积效率及载荷效率比普通外形高得多的升阻比。乘波飞行器下表面引入到乘波体的优化过程，将乘波体向实际应用是流面，没有横向流动，可以保证发动机进口截面推

8、进了一步]。处流动的均匀性，也便于进行反设计和优化。本文在Ma一4．0～20．0、高度H=24．0～1959年Nonweiler首次提出从已知流场构52．0km的来流条件下系统地开展了乘波体优化造三维高超声速飞行器的方法，在具有“A”型横研究，以黏性升阻比为研究目标，以前缘线为优化截面的流场中构造出第一个乘波构形的高超声速变量，应用单纯形加速法进行无几何约束条件下的飞行器。1981年Rasmussen等人发表了由锥形优化设计；研究了不同锥角下具有高升阻比的优化流动生成乘波体的论文口]，此后他们应用高超声乘波体构形；给出

9、升阻比最大的乘波体外形。对一速小扰动理论对锥形流乘波体进行了无黏升阻比系列的乘波体开展的黏性优化结果表明：应用此方的优化_2]。值得一提的是，与Nonweiler的“A”法得到的最优乘波外形，可以获得很高的升阻比。形乘波体相比，由圆锥流场生成的乘波体容积率大得多，且具有较高的升阻比。源自同一圆锥绕1乘波体的优化设计流场的不同乘波外