吸气式高超声速飞行器气动耦合干扰效应研究

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1、第28卷第7期计算机仿真2011年7月文章编号：1006—9348(2011)0r7一Oll2一03超声速飞行器气动耦合干扰效应研究欧岳峰，方群。王乐·(西北工业大学航天学院，陕西西安710072)摘要：研究飞行器与冲压发动机耦合干扰效率优化问题，由于吸气式高超声速飞行器机身与冲压发动机之间存在高度耦合，针对耦合效应不可避免对飞行器稳定性产生影响，为提高控制系统性能。提出飞行器机身与发动机之间的耦合干扰效应问题展开深入研究。在高超声速飞行器各部件无粘气动特性的基础上，采用尾气羽流分析模型研究机身与冲压发动机耦合干扰效应。并基于飞行器几何参数

2、化模型进行仿真。结果表明分析模型能较精确地快速反应机身与冲压发动机之间耦合干扰效应，为吸气式高超声速飞行器机身／发动机一体化设计和控制系统优化设计及其动力学特性研究分析提供依据。关键词：吸气式高超声速飞行器；气动力计算；机身／发动机组合；干扰效应中图分类号：v417+．6文献标识码：AAir—BreathingHypersoIlicVelIicleAerodynamicCouplingInterferenceEf

3、fectsOUYue—feng，FANGQun，WANGLe(CoUege0fAstronauticsNorthw∞t哪Pol”

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7、EYWO如S：Ai卜kathingh)，pers0Ilicvehicle；脚咖iccalculation；Ai血啊e／e嚼啪coⅡlbi眦tion；Inte如rencee1佟m1引言吸气式高超声速飞行器是未来最有可能实现高超声速单级入轨和高超声速巡航飞行的飞行器，它代表了未来航空航天领域的研究发展方向。吸气式高超声速飞行器的机身与冲压发动机之间的高度耦合、特殊的巡航飞行环境、复杂的动力学特性、飞行器结构弹性变形以及飞行器巡航过程强烈的气动加热等等，对其整体气动力计算提出了新的挑战。高超声速飞行器(AHFV)机身后体下表面的流动模型非常复杂，

8、存在大量的影响因素。Messin等人针对二次曲面喷管，提出了能快速预估后体性能响应面方法(Respon∞Sur-基金项目：国家自然科学基金资助项目(10872166)收稿日期：20lO—07—0r7修回日期：2010—07—25—112一‰eMethod，RSM)MJ。虽然该方法可以以较高的精度快速预估结果，但其需要前期准备充足的样本，对于后体喷管性能分析来说，需要对后体喷管进行大量流场计算。NAsAL叽gley研究中心chavez等人推导了飞行器后体近似压强拟合公式”J。该方法相对RSM计算效率较高但是精度不是很理想。车竞等人运用二维特征

9、线方法p1计算后体／尾喷管的二维流场，该方法精度较高但其计算效率较低。以上所提仅限于估算飞行器后体流场压力分布，并未对飞行器机身／发动机之间的耦合干扰效应问题展开深入研究，本文针