组合动力空天往返飞行器是下一代航天运输系统的发展方向,应用前景广阔,作为组合动力运载器直接实现形式和性能载体的气动布局,以及与其相关的空气动力技术,是研发组合动力运载器必须首先认识和解决的关键问题。本文对已有组合动力空天往返飞行器的气动布局特征,以及组合动力运载器发展涉及的复杂流动机理、宽速域气动布局设计等气动关键问题进行了梳理和探讨,以期为后续宽空/速域飞行器的研究提供指导与借鉴。

宽速域气动设计是水平起降高超声速飞行器研制的瓶颈问题之一。水平起降高超声速飞行器在飞行过程中需要经历亚、跨、超和高超声速多个速域,而适应不同速域的最佳气动外形相互矛盾,使得实现良好的宽速域气动设计面临极大挑战。首先,针对高超声速飞行器宽速域翼型气动设计问题,发展了基于代理模型的高效全局气动优化设计方法,并设计出一种相对厚度为4%、有一定弯度、下表面具有双“S”形特征的宽速域翼型。将新翼型与常规四边形和双弧形翼型进行了气动特性对比,并进行了流动机理分析,结果表明新翼型的宽速域综合气动特性显著优于常规翼型,从而证明发展兼顾亚、跨、超和高超声速气动性能的宽速域翼型是可行的。其次,开展了宽速域翼型的多目标优化设计,通过分析Pareto解集中翼型的宽速域气动性能随几何外形变化的演化规律,进一步...