静音锥对超声速客机声爆水平的影响.pdf

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1、第4卷第3期2013年8月航空工程进展ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGV01．4No．3Aug．2013文章编号：1674—8190(2013)03—346一06静音锥对超声速客机声爆水平的影响李占科，彭中良，徐合良(西北工业大学航空学院，西安710072)摘要：静音锥低声爆是通过在超声速飞机头部加装静音锥将机头产生的强激波转化为一系列互不叠加的弱激波，从而降低声爆。以一种“梭式”布局的超声速客机为基本模型，采用计算流体力学和波形参数法相结合的方法，

2、研究不同参数的单级和多级静音锥对超声速客机声爆水平的影响。结果表明：静音锥的长度可以调节激波的干涉程度；静音锥的直径和圆锥顶角可以改变静音锥的初始超压值；静音锥级数对上升时间影响显著。关键词：超声速客机；激波；声爆；静音锥；计算流体力学中图分类号：V221+．3文献标识码：AEffectoftheQuietSpikeonSonicBoomoftheSupersonicAirlinerLiZhanke，PengZhongliang，XuHeliang(SchoolofAeronautics，Northwe

3、sternP01ytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：TheQuietSpikeisatelescopingforwardfuselageextensionthataltersthebowshockoftheclassicN—wavepressuresignaturegeneratedbyaircrafttravellingatsupersonicspeed．Thebowshockisbrokenupintosequenceofweakshock

4、storeducesonicboom．Supersonicairlinerofthe“shuttle’’layoutisanalyzed．BasedonCFD(ComputerizedFluidDynamics)andwaveformparametermethod，differentgeomet“calparametersofmulti—segmentquietspikesarestudied．Theresultsshowsthatlengthofquietspikecanregulatetheinte

5、rferencedegreeoftheshockwave，diameterandvertexanglecandecidetheinitialpressureofthequietspike，theseg—mentmakesasignificantinfluenceontherisingtime．Keywords：supersonicairliner；shockwave；sonicboom；quietspike；CFD0引言由于超声速客机能够大幅降低洲际旅行的时问耗费，以及未来民用市场需求具有广阔的前景，美

6、国、英国、法国、日本、印度和俄罗斯等国致力于第二代超声速客机的研制，而降低超声速客机的声爆水平使其在陆地上空进行超声速飞行，将开辟商业超声速旅行的新纪元[1。2]。降低声爆的方法(低声爆技术)已成为新一代超声速客机发展的关键技术之一，国外在这一领域已做了较为深入地研究。2002年K．Kusunose∞1收稿日期：2012—1206；修回日期：2013一。卜07通信作者：李占科，lzk@nwpu．edu．cn提出了双层机翼来降低声爆的概念，通过激波的干涉来抵消声爆。近年来，R．B．Miles等H]开展了通

7、过动态脱体能量注入技术来降低超声速客机的声爆水平的研究，可以在保证优良气动外形的前提下进行低声爆设计。目前，国内对超声速客机低声爆方法的研究还处于初步探索阶段。冯晓强等口1对超声速飞机低声爆布局设计方法展开了初步研究，但聃等邙。1对超声速公务机声爆计算方法和布局进行了初步探讨。静音锥最早是由湾流公司提出的，由若干段可伸缩的锥状体组成，可以在机头形成若干道弱激波，取代飞机头部原来的弓形激波，在弱激波传播过程中避免相互叠加和干扰，通过增加声爆的上升时间最终降低远场的声爆水平[8。9]。与传统的基于第4期李占

8、科等：静音锥对超声速客机声爆水平的影响347SGD方法的低声爆外形修形方法相比，静音锥对飞机的气动性能影响较小，具有全航程阻力较低的优势，因为在不需要进行声爆抑制的空域，静音锥可以收回，并以最佳升阻比状态进行超声速巡航，是传统外形修形低声爆方法所不具备的。本文采用CFD和波形参数法相结合的方法，研究单级和多级静音锥对超声速客机声爆水平的影响。声爆问题已经成为研制新一代环保型超声速客机必须解决的关键难题，很大程度上将决定其能否进入商业运营及取