吸气式推进能够为高超声速飞行提供显著效益,并能极大地改进其飞行性能。对于在大气层中做持续巡航飞行的全球到达高超声速飞行器,吸气式发动机是其重要的组成部分。将高超声速推进发动机与机体完全结合成一体可大幅改善飞行器性能,但这种一体化气动布局构型对高超声速飞行器设计是重大挑战。传统地面风洞试验、理论分析、计算和飞行试验等飞行系统开发工具都存在局限性。基于此,为提供一种可靠设计方法,从吸气式高超声速飞行器设计、机体/发动机一体化系统与机体气动力干扰、吸气式高超声速飞行器试验要求与地面设备能力及增量方法论等方面对国内外吸气式高超声速飞行器研制进行分析评述,以期为吸气式高超声速飞行器的具体工程实施提供技术参考。

为探求载人龙飞船类飞船返回舱气动布局设计特性开展研究。首先,采用贝塞尔曲线生成龙飞船返回舱光滑外形母线,实现了类龙飞船返回舱气动外形的参数化表征,并拓展应用于多种典型飞船返回舱的气动外形参数化描述,采用工程预测方法计算分析了龙飞船高超声速气动特性,并与其他几种典型飞船进行了对比;然后,讨论了质心位置与配平升阻比、配平静稳定度的相互影响关系,分析气动特性对于质心系数的敏感程度,给出了质心位置布置的参考依据;最后,采用遗传算法,以最大升阻比、最大容积率等目标对龙飞船返回舱气动外形进行了多目标优化,比较了优化外形与原始外形的气动性能差异,分析了优化外形气动性能的提升程度以及相关外形参数的变化情况。结果表明通过合理的质心布置可以获得合适的配平升阻比与静稳定度,同时通过优化设计,可以使该...

以某型四座电动飞机为平台,进行推进系统改装燃料电池的飞机气动布局方案设计,分别形成反应堆及储氢罐均内置、反应堆内置储氢罐外挂、反应堆及储氢罐均外挂3种气动布局方案。通过计算流体力学软件进行数值仿真,从升阻特性,纵向及横航向静稳定性等方面对3种方案进行了气动特性分析。分析结果表明,反应堆及储氢罐均内置方案升阻特性最优,反应堆内置储氢罐外挂、反应堆及储氢罐均外挂方案分别会引起巡航状态阻力系数0.004及0.007量级的增大;两种采用外挂气动布局的方案其横向静稳定性相对内置布局均有所提升,纵向及航向静稳定性变化较小。对比风洞试验结果证明了仿真结果的准确性。本研究在燃料电池飞机气动布局设计方面进行了有益探索,具备一定的工程参考价值。

以长航时氢能源混合动力固定翼无人机气动布局选型为研究需求,针对某设计方案开展了气动特性的数值模拟研究,以期为气动布局设计的评估和改型工作提供数据支撑。研究中分析了11个迎角(范围-6°~14°)状态下的气动力数据,比较了两种湍流模型下的计算结果,得到了该气动布局的升阻力特性曲线,并对SST k-ω模型下的速度场、流线、压力云图、压力曲线分布等流动细节进行了分析。结果显示该无人机的气动性能较高,当迎角α=4°时能实现最大升阻比为14.5,失速迎角为8°,设计基本符合要求。同时,流场中涉及的速度、压力、流动分离等分布特征对进一步优化该款无人机的气动性能具有重要意义,为飞机气动布局方案的后续改进提供了依据。

基于三维内转进气道开展高超声速导弹气动布局研究,重点针对曲锥弹身开展了颌下进气与两侧进气两种气动布局研究。数值仿真结果表明,颌下进气布局在特定的攻角下利用弹身前体预压缩效果,具有较高的进气道性能。两侧进气布局无法有效利用前体的预压缩效果,较难构造高性能的内部流场,但能够利用进气道产生升力,使全弹具有较好的气动特性。此外,两侧进气布局具有更小的攻角敏感性,在攻角变化过程中,整体性能变化较小。因此,颌下进气布局适用于单点巡航的导弹设计,两侧进气布局适用于攻角变化范围要求高的导弹设计。

星舰(Starship)是当前美国太空探索公司(SpaceX)推出的新一代可重复使用航天运输系统。本文基于公开资料,采用数值仿真方法,对星舰气动布局开展了建模、计算和分析,从升阻特性、配平特性、稳定性、上反控制与传统鸭翼对比等方面对星舰布局气动特性进行了论述,同时结合弹道计算情况,开展了热环境分析及防热材料、工艺分析,从总体设计的角度对星舰布局设计理念进行剖析。研究表明星舰采用的前后翼控制方式与大攻角飞行相匹配,能够实现大攻角全速域可控,无尾布局横航向大攻角区间静稳定,上反控制与传统鸭舵相比大攻角飞行时具有高效、低热特点。综合来说,星舰气动布局任务需求明确,设计目标清晰、方案简洁合理。

为改善升力式再入飞行器在跨声速段出现的侧向气动特性非线性问题,发展了一种基于Kriging代理模型的自适应迭代气动布局优化方法。设计了一种常规升力式再入飞行器布局,计算了该布局在跨声速段的侧向气动力,分析了可能影响侧向气动特性的机翼布局参数。根据气动布局优化流程,计算了气动布局样本气动特性,建立了布局参数到侧向力矩系数导数的代理模型,完成了以减小飞行器侧向非线性为目标的布局优化设计。优化布局的气动特性计算结果表明,所发展的方法是可行和有效的。该项研究为再入飞行器减小侧向气动非线性提供了新的布局设计途径,有利于降低控制系统设计难度,保障飞行安全。

飞行颠簸是大气湍流漩涡引起飞行器升力显著变化从而导致飞行不稳定的现象,针对这一问题,文章提出一种新型的可转动大小机翼布局形式,通过建立力学模型介绍应对飞行颠簸的原理,利用数值模拟的方法,围绕大小机翼弦长比、间隔、交错方式、翼差角等几何因素对该新型布局气动特性影响进行研究。结果表明大小机翼布局形式在大攻角、小间距时能抑制大机翼后缘处的流动分离上提高大机翼的气动效率,巡航攻角下有翼差角会使整体升阻比降低,交错靠近后缘整体气动性能较好,在优化的几何参数下,小机翼能够使大机翼升阻比提高34.84%,同时整体升阻比相较于无干扰升阻比仅降低3.78%,同时该布局可以使得飞行器离地速度最大降低13%,也在亚声速可压缩流动中有一定的适用性。

建立高精度的直升机全机气动干扰特性分析技术;结合飞行动力学模型,研究飞行状态和平尾气动布局参数变化对气动干扰及飞行特性的影响,明确影响气动干扰和飞行特性的主要布局参数,掌握气动干扰和飞行特性随气动布局参数及飞行状态变化的影响规律。

简要介绍了国外布撒器的典型实例;指出了远射程、高精度、强隐身、模块化、系列化是布撒器的发展趋势;讨论了布撒器气动布局及气动部件的选型;阐述了布撒器气动设计中需注意的几个问题.