宽范围定几何高超声速进气道自适应泄压控制技术的研究

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1、NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringResearchonAdaptivePressureReliefControlofFixed-geometryHypersonicInletWorkingatLargeMachNumberRangAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringbyLiuYuanAdvise

2、dbyAssociateprof.JinZhiguangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2012承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学

3、位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：I南京航空航天大学硕士学位论文摘要高超声速进气道是吸气式高超声速飞行器的关键部件之一，其性能直接影响超燃冲压发动机的推力特性。论文针对宽范围定几何高超声速进气道高低马赫数下的总体性能与低马赫数起动性能之间的固有设计矛盾研究了一种利用气动原理实现自动开启与自动关闭的新概念自适应泄压控制系统。论文首先分析了自适应泄压控制技术的气动原理，并就自适应泄压流道主要设计

4、参数对进气道正常工况下的泄漏量及进气道性能的影响规律开展了较系统研究，通过Ma4唇口激波反射点的一个泄压槽及均布于其上游的三个泄压槽组成的自适应泄压控制系统，采用数值仿真方法使内收缩比达到2.1的原型进气道以正常工况下不足2%的流量损失为代价实现了Ma3.8自起动。之后对自适应泄压控制系统进行优化设计，在保证进气道自起动性能的同时减小泄漏量并提高进气道总体性能。论文还针对一种内收缩比高达2.57，采用自适应泄压控制的二元高超进气道方案开展了风洞试验验证，结果表明：风洞试验验证了该大内收缩比进气道Ma4下的自起

5、动性能；该进气道宽范围内总体性能与抗反压能力均较常规进气道显著提高,设计状态下进气道极限抗反压能力提高了40%；此外，数值仿真与实验数据吻合较好，进一步说明了数值仿真结果的可信度。最后，论文还针对基于自适应泄压控制的高性能进气道探索了不同内收缩比下的自适应泄压控制系统一般设计方法。研究发现：当进气道内收缩比达到2时，自适应泄压控制系统需要四个泄压槽，且Ma4唇口激波反射点下游需要布置一个；内收缩比较小时，可适当减少自适应泄压槽的数量以及有效流通面积，以减小不必要的流量损失。为衡量自适应泄压控制系统对进气道喉道

6、截面补偿量，给出了一种总流通面积的加权方法，并通过Kantrowitz准则初步验证了其正确性。关键词：高超声速，二元进气道，自适应泄压控制系统，数值仿真，风洞试验I宽范围定几何高超声速进气道自适应泄压控制技术研究ABSTRACTTheresearchforscramjetinletattractsmuchattentionasanimportantpartofhypersonicvehicle,whichinfluencesthethrustforcedirectly.Aconceptofadaptivepr

7、essurereliefcontrolwasproposedforthecontradictionbetweentotalperformanceathighandlowMachnumberandself-startingperformanceatlowmachnumber.First,thepneumaticprincipleoftheadaptivepressurereliefcontrolwasstudied.Andthenthelawaboutthelocation,direction,effectiv

8、eareaandthenumberofadaptedpressurereliefslotwasstudiedwiththeoutgassingrateandperformanceoftwo-dimensionalhypersonicinlet,whichself-startedatMach=3.8withoneslotatshockwavereflectpointofMach=4andtheothe