基于翼身融合布局载机的组合空射飞行器概念设计与气动优化

简介

提出了一种使用翼身融合布局载机背载火箭助推空天飞行器的概念设计及其载机平台的气动优化设计,本设计第1级是1个大型亚跨声速翼身融合布局载机,第2级是两个推进剂外贮箱,第3级是一种有翼火箭推进飞行器,空基发射相对陆基或海基发射的优势是在同等入轨质量条件下,可以大幅度减小初始发射质量,大幅度节省推进剂,显著降低发射成本,提高空天发射的便捷性,经过设计估算,可以1×106 kg量级起飞达到陆基多级火箭2×106 kg量级发射航天飞机级质量的目的,并可以重复使用。对于第3级飞行器,利用空天飞行器因其具有的高度和速度而蓄积的引力势能和动能,具有实现环球飞行量级的大航程高速无动力滑翔飞行的潜力,探索空射型助推滑翔式系统如何将这些巨大能量缓慢释放用于实现无动力远距离高空高速滑翔飞行。考虑到高超声速飞行器部分的气动优化潜力有限,利用多点多约束气动优化设计方法实现了载机平台高空发射状态升阻比的较大增加和起飞状态升力系数的显著增长,用以增大载机平台的载重能力,而载重能力的增加可用于提升空射系统的入轨质量或者滑翔航程,从而优化系统整体。