反折式二元超声速进气道研究

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1、第40卷第1期2014年2月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．40．No．1Feb．2014反折式二元超声速进气道研究柳长安，南向军，闫志勇(西安航天动力研究所，陕西西安710100)摘要：X一51A采用带两级压缩楔面的反折式进气道设计方案，这是一体化权衡设计的结果，要求进气道设计综合各方面因素进行多目标优化。从发动机设计角度出发对类似于X一51A的反折式二元进气道进行了研究，合理选择了进气道的设计变量并运用多目标粒子群优化算法(MOPSO)对带两级压缩楔面的反折式二元进气道按总压恢复系数、流

2、量系数及出口马赫数三个目标函数进行了多目标优化设计，计算中性能指标参数评估基于Euler方程求解得到。通过优化计算得到了带两级压缩楔面的反折式进气道相关性能指标参数最优变化关系及结构方案，可为后续进气道与飞行器一体化权衡提供设计参考。关键词：反折式进气道；多目标优化；粒子群优化算法；Euler方程中图分类号：V211．48—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2014)叭一0045—05Researchof2··DreflectivesupersonicinletLIUChang-an，NANXiang-jun，

3、YANZhi—yong(Xi’anAerospacePropulsionInstitute，Xi’an710100，China)Ak删：．Thedesignschemeofreflectivesupersonicinletwithtwo—stagecompressionwedgesurfaceswasadoptedbyX-51Avehicle．Itisacompromisescheme，inwhichthemulti—objectiveopti—mizationisrequkedintheinletdesign．Procee

4、dingfromenginedesign，the2-DreflectivesupersonicinletsimilartotheX一51A’Sinletisstudiedinthispaper．Inthisstudy，theoptimizationvariableswerereasonablychosenbasedontheinletdesignparameters，andthemulti—objectiveoptimizationdesignofthereflectivesupersonicinletwithtwo-sta

5、gecompressionwedgesurfaceswasexecutedwiththemulti-objectiveparticleswarmoptimizationmethod(MOPSO)acc6rdingtothetotalpressurerecoverycoefficient，fluxcoefficientandexitMachnumber，whichweregoRenbysolvingthe2-DinletEulerflowequations．Throughtheoptimization，theperforman

6、ceindexparameteroptimalchangingrela—tionshipandstructureofthesupersonicinletwithtwo-stagecompressionwedgesurfaceswereachieved，whichCanhelpdesignersunderstandtheirdesignprojectandmaketheirdecisionsbener．Keywords：reflectivesupersonicinlet；multi—objectiveoptimization；

7、particleswarnloptimizationalgorithm；Eulerequation收稿日期：2013—09—26；修回日期：2013—10—30基金项目：国家863项目(2010AA702308)作者简介：柳长安(1974一)，男，博士，研究领域为动力系统总体设计火箭推进2014年2月O引言X一51A飞行器的进气道设计方案已经引起众多科技人员的关注。就其二元进气道设计来说，可以认为是一种反折式进气道设计形式或是进气道外罩唇口平直进气道设计形式旧，其结构型式及特点为：直接采用其外罩下壁内壁平板面充当一级压缩楔面

8、，而且其外罩上壁面和下壁内外壁面与喉道段的上下内壁面始终保持平直，即横截面外廓尺寸保持不变，如图1所示。而在图2所示的传统三波系二元进气道中，两级压缩面通常同向折转压缩气流，因而必须在其第二级压缩面和唇口之后再附加上一段等截面圆弧过渡段管道，使气流逐渐转平至平行于平直喉道段流动。＼、，／7