可变形乘波体气动推进与控制一体化综合设计

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1、、第43卷第2期2011年4月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics8LAstronauticsV01．43No．2Apr．201l可变形乘波体气动推进与控制一体化综合设计刘燕斌张勇陆宇平(南京航空航天大学航天学院，南京，210016)摘要：乘渡体是高超声速飞行器的主流构型，若将其设计成可变体，能有效拓展飞行包线，确保全局的稳定性能。针对可变形乘波体综合设计方法进行研究，首先基于给定的基准乘波体外形，依据高超声速空气动力学理论和瑞利流公式估算出气动力和推力值，建立飞行器模型，然后给出

2、飞行器可变前体多级压缩的约束条件，探讨可变形乘波体气动、推进与翼面控制之间的协调变化关系，最后通过仿真得到可变形乘波体的设计参数，验证综合设计方法的可行性。关键词：乘波体；高超声速飞行；变形体；复杂建模；综合设计中图分类号：V271．9文献标识码：A文章编号：1005—2615(2011)02—0252·05IntegratedDesignonAerodynamic，PropulsionandControlforDeformableWaveriderLiuYanbin，ZhangYong，L甜y印ing(CollegeofAstronauti

3、cs，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Naniing，210016，China)Abstract：Waveriderisconsideredasthemainconfigurationforhypersonicvehicle．Ifitisdesignedasamorphingbody，theflightenvelopecanbeeffectivelyexpanded，andtheglobalstabilityperformancecanbeensured．Hence，theintegra

4、teddesignofdeformablewaveriderisresearched．Firstly，basedonthegivenreferencedwaveridershape，theaerodynamicsforceandthrustarecalculatedaccordingtothehy—personicaerodynamictheoryandtheRayleighflowformula，andthevehiclemodelisestablished．Thentheconstraintconditionofmultistagecom

5、pressionisgivenforthedeformableforebodyofthevehicle．Furthermore，thecoordinatedchangingrelationshipsamongaerodynamic，propulsionandactuatorcon—trolarediscussed．Finally，bysimulation，designparametersareobtainedforthedeformablewaverider，andthefeasibilityoftheintegrateddesignisva

6、lidated．Keywords：waverider；hypersonicflight；thedeformablebody；complexmodeling；integrateddesign2010年4月22日和2010年5月26日，空天飞行器X一37B和高超声速飞行器X一51A分别试飞成功，标志着人类对临近空间飞行器的研究取得了重大突破，也意味着人类探索临近空间飞行器步伐正在不断加大[1。2]。高超声速飞行器从地面或运载平台上起飞，穿越大气层飞行，执行各种使命，其飞行环境、条件和状态变化范围极大，固定外形的飞行器很难适应如此广泛的参数变化，因

7、而无法始终保持优良的飞行性能[3]。而智能变形可使飞行器在执行不同的使命，以及某一使命的各个任务段都具有最优化的飞行效能，因而可有效增加航程或节省能耗，同时能够执行多种使命，具有更高的环境适应、应变、攻击和生存能力[4]。如果能将智能变形技术引入到高超声速飞行器设计中来，可以有效解决具有乘波特性的高超声速飞行器偏离设计状态时气动性能急剧恶化的难题，确保系统性能的全局最优性i-引。乘波体是一种具有前缘附着激波的流线形高基金项目：高等学校博士学科点专项科研(20093218120035)资助项目；南京航空航天大学基本科研业务费专项科研(NS201

8、0213)资助项目；航空科学基金联合(2008ZA52010)资助项目。收稿日期：2010—07—28；修订日期：2010—11-18通讯作者：刘燕斌，男，副教授，