作者：杨龙 王璐 李雪飞 钱战森
来源：《航空科学技术》2020年第11期
摘要：高超声速飞行器在亚、跨、超及高超声速等速域内的气动效率与容量问题是制约高超声速飞行器实用化的重要瓶颈问题。大容量宽速域高性能气动布局设计技术在保证高超声速巡航阶段高气动性能的同时，迫切需要在具备足够容量的前提件下实现高的亚、跨及超声速气动效率。通过综合利用低速涡升力与高速激波压缩升力，提出了一种涡波综合利用宽速域大容量气动布局设计方法。结合计算流体力学（CFD）方法与ARI_OPT优化设计平台，设计得到一种背负式大容量气动布局，计算结果表明，该布局在跨声速与高超声速下的最大升阻比分别可达到10.3与5.9，飞行器整体性能稳定且在宽速域条件下均具有良好的气动性能，弥补了传统乘波体气动布局在亚、跨声速下的性能缺陷，可为高超声速飞行器气动布局走向工程应用提供技术支持。 关键词：宽速域；大容量；涡波综合利用；气动布局；优化设计
乘波体 中图分类号：V221.3文献标识码：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2020.11.007
高超声速飞行器设计技术具有战略性、前瞻性、标志性和带动性，是21世纪航空航天技术的关键技术研究领域[1]。以美国为代表，对高超声速飞行器研究已经从概念和原理性探索阶段进入到具有明确应用背景的先期技术开发和飞行演示试验阶段，其中以X-43A和X-51A代表的高超声速飞行器先进技术已经成功地进行了飞行演示验证试验[2-4]。
近年来，世界各航空航天强国基本已经构建了高超声速飞行器设计理论、原理与设计方法。自1959年Nonweiler提出乘波构型概念以来，乘波体设计理论的提出与完善更是为该类飞行器设计提供了便利的工具手段。至今，楔形流乘波体设计方法[5]、锥形流乘波体设计方法[6]、密切锥乘波体设计方法[7]等均开展了系列基础理论与工程应用研究。尤延铖等更将乘波原理由外流乘波拓展到内流乘波，提出内外流双乘波一体化设计方法[8-9]。但是以上研究仅仅解决了高超声速飞行器在高超声速巡航阶段的气动性能，没有考虑到低跨声速段气动性能，低跨声速段严重的性能缺陷日益成为制约其工程化应用的瓶颈问题。
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