定后掠角密切锥乘波体的生成和设计方法

《定后掠角密切锥乘波体的生成和设计方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航空学报ActaAerOnauticaelAstrOnauticaSinicaOct．252016VoI．37No．103023-3034ISSN1000．6893CN11-1929／VhltD：／／hkxb．buaa．edu．cnhkxb(鱼buaa．edu．cnDOI：10．7527／S1000一6893．2016．0024定后掠角密切锥乘波体的生成和设计方法段焰辉，范召林，吴文华*中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所，绵阳62looo摘要：对定后掠角密切锥乘波体(0CWRCAS)的生成方法和考虑黏性

2、的设计方法进行了研究。定后掠角乘波体的前缘具有特定的后掠角，能够在上表面产生稳定分离涡从而改善乘波体的气动性能。本文首先在传统密切锥乘波体生成方法的基础上给出了定后掠角密切锥乘波体的生成方法；从前缘后掠的几何特征中提取了后掠角、激波角和前缘曲线程度等设计变量，并研究了设计变量的取值范围；以遍历设计空间的思路对两类定后掠角密切锥乘波体进行了设计分析，研究了升阻比、体积效率随设计变量的变化规律，然后在设计空间内进行了多目标寻优；最后使用计算流体力学方法对定后掠角乘波体的乘波特性和涡升力特性进行了验证。结果表明，由本文

3、生成方法得到的定后掠角密切锥乘波体具有明显的乘波特性并且能够在较高的升阻比时保证一定的体积效率；定后掠角前缘能够在一定的迎角下在上表面产生稳定的分离涡，产生涡升力。关键词：乘波体；密切锥；黏性；后掠角；涡升力中图分类号：V211．5文献标识码：A文章编号：looo一6893(2016)lo一3023一12乘波体经过几十年的发展，从早期的单一构型逐渐发展为具有更多特点的复杂构型，处理手段也愈加灵活。Nonweiler[妇在1959年提出了由二维流场构造高超声速飞行器的理论，并据此生成了“A”型乘波体，随后Jones

4、等[2]提出了基于轴对称流场的乘波体生成理论，国内也对锥导乘波体进行了详细研究[3‘4]，将轴对称流场扩展至更一般的三维流场，就出现了源于带迎角锥和椭圆锥体流场等非轴对称流场的乘波体[5-6]。发动机一体化设计需要下表面有较为均匀的流场，源于楔型一锥型混合流场的乘波体口1以及由反设计思路得到的密切锥或密切流场乘波体[8删具有“平坦”的下表面，符合上述设计条件。在诸多生成方法中，密切锥(或密切流场)乘波体生成方法灵活，可以生成具有更多特性的乘波体，国外已将这种方法发展为成熟软件，能够生产具有复杂平面形状的乘波体口1

5、

6、，国内由贺旭照等[12’1胡提出来的密切曲面锥乘波体也是基于这种反设计思路得到的。根据乘波体的原理，其气动性能主要来源于下表面，如果能有效利用乘波体的上表面将有可能改善乘波体的整体性能。传统做法是将上表面整个或部分区域设计为膨胀面口4

7、，若只有膨胀而无压缩则必然降低乘波体的体积，这对体积效率本就很低的乘波体是非常不利的(若采用先压缩后膨胀表面，虽然有可能提高体积，但压缩区域必然增大乘波体阻力)。定后掠角乘波体(Waverider诹thConstantAngleofSweepback，、豫CAS)，能够通过具有固

8、定后掠角的前缘在上表面产生稳定分离涡从而提供更高的升力，而无需将上表面设计为牺牲体积的膨胀面；更重要的是这种乘波体的收稿日期：2们5—12-14；退修日期：2015-12-30；录用日期：2016-01—18；网络出版时间：2016．02．2613：44网络出版地址：www．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20160226．1344002．html*通讯作者．Tel．：0816-2463132E—mail=619677947@qq．com礅用榕武；段焰辉．范召林．吴文华?定后掠角密切

9、锥乘渡体的生成和设计力法[J]．航空学报，2016．37(10)：3023．3034．DUANYH．FANZL，wUwH．c翻e怕t．onanddes啪met的dsofoscu

10、af

11、ng∞newaveriderwIthconstamang

12、eolswee。back￡Jj，Act8AeronamlcaetAstronauttcasinica，2016．37(to)：3023—3034．3024航空学报oct．252016voI．37No10前缘后掠角能够作为设计参数在设计阶段予以控制。定后掠角乘波体由来已久，但在

13、早期只是其他型乘波体的“附属品”。由Nonweiler提出来的“A”型乘波体就是一种定后掠角乘波体，但是由于其升阻比不高，体积利用率低等问题，难以实用。Jones在对锥导乘波体进行介绍时，提到了一种流动捕获管(F10wCaptureTube，FCT)过圆锥顶点的乘波体，这种乘波体也属于定后掠角乘波体，也因为实用价值不高未受重视。真正以定后掠角前缘为研究重点的是洛克希德·马