宽马赫数二维曲面压缩高超声速进气道设计

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1、第41卷第1期2015年2月火箭推进JOURNAL0FROCKETPROPULSl0NV01．41-№．1Feb．2015宽马赫数二维曲面压缩高超声速进气道设计南向军(西安航天动力研究所，陕西西安710100)摘要：为设计出工作范围为讹2～7的RBCC发动机进气道，利用压升规律可控的二维曲面压缩设计方法，以讹6为设计点设计了宽马赫数新型二元高超声速进气道气动型面，采用前掠侧板减小了进气道的内收缩比，在讹4以下采用顶板放气的方式来扩展进气道的工作范围。数值模拟研究了进气道的流场及性能，发现采用曲面压缩设计的新型

2、二元进气道在讹4～7范围波系较少，流场结构良好，同时总压恢复较高，流量捕获能力强。通过顶板放气可实现在讹1．5。4范围肉正常工作，放气量在15％以下。从流场和性能参数看，曲面压缩迸气道在讹4以上性能良好，但在讹4以下流量捕获能力偏低。关键词：二元进气道；曲面压缩；宽范围；顶板放气中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2015)01—0043—07Desi印of2一DcurvedcompressionhypersonicinletwithwideMachnU【mberrangeN

3、ANXiang—Jun(Xi’anAerospacePropulsionhlstitute，Xi’an710100，China)Abs椭lct：Designmetllodof2一Dcunredcompressionwitllcontrolledpressureriselawisusedtodesi印a2一DhypersoniciIlletwithwideoperationrangeof^忆2—7atdesignpoiIltof』lf口6forRBCCen百ne．Aswe印forvvardsidewallisu

4、sedtoreduceintemalcon仃actionratioofiIllet，andairbleediIlgslotsareplacedontopwaUtoexpandoperationrangeofiIlletbelow^缸4．Tllreedimensionaln啪ericalsimulationisconductedintherangeof讹1．5—7．111en岫ericalresultsshowt11atthenew—type2-DinletwithculWedcompressionhasles

5、sshockwaVes，goodnow丘eldsmJcturea11dexcellentperfonnanceintherangeof肘口4—7．WimairbIeedingontopwall，itcaIloperateweUin龇舳geof撬1．5—4，aIldtheairbleedingmassratioisbelow15％．Analysistumsoutthecurvedcompressionmlethashi曲perf．o加aJlceaboVe肘口4，butlowmassc印turecapabilit

6、ybelowJ】l忆4．K∞啊ords：2-Dinlet；curvedcompression；wideoperationrange；bleedingontopwaU收稿日期：2014—05—12；修回日期：2014—06—23基金项目：国家863项目(2012AA702308)作者简介：南向军(1985一)，男，博士，研究领域为内流气体动力学火箭推进2015年2月O引言火箭基组合循环发动机(RBCC)，由火箭发动机和超燃冲压发动机融合而成，兼顾了这两种发动机的优点，因而更具优势。这种组合发动机有轴对称构型、矩

7、形构型等类型。其中，矩形流道的RBCC发动机主要分为两类，一类采用支板火箭方案，火箭位于侧压式进气道的侧板内，如美国Aerojet公司的Stmjet发动机⋯；另一类采用火箭外置方案，这种方案采用二元进气道，如日本研究的RBcc发动机方案【2]。相比而言，火箭外置方案在结构上易于实现。由于带有火箭发动机，RBCC发动机理论上具有大的工作范围、高的机动性。这就要求所采用的进气道必须具有宽马赫数范围工作的能力。二元高超声速进气道是一种重要的进气道类型，设计方法成熟，结构简单，国内外对此进行了大量的数值及试验研究M。

8、二元进气道已成功用于高超声速试验飞行器上，如美国2004年进行飞行试验的X一43Am和2010年进行试验飞行的X一51Af8】试飞器。X一43A在2004年7月和10月的飞行试验中，分别达到讹7和讹10，飞行试验取得成功。x一51A在2010年5月进行的一次飞行试验中，成功加速至讹5，并飞行了143s，这是目前人类在吸气式高超声速飞行技术方面取得的又一个具有重要意义的成就，向工程实用迈了一大步。对于