高超声速钝前缘乘波构型优化设计研究

摘要：

乘波体的高升阻比优势使其在高超声速飞行器设计中极具应用前景.?在实际工程应用中,?为了满足防热要求,?乘波体前缘必须进行钝化处理,?前缘钝化对乘波体气动性能会产生显著影响.?因此,?原始尖前缘最优乘波体并不能保证钝化后仍为最优.?针对这一问题,?首先研究了前缘钝化对不同构型升阻特性的影响程度和作用机理.?结果表明:?前缘钝化会造成乘波体升力小幅度降低,?阻力大幅增加,?升阻比显著降低;?其中钝前缘本身的波阻在阻力增量中起主导作用,?而钝前缘本身的摩阻增加量与物面的摩阻降低量十分接近.?基于上述结果,?提出了一种高效评估钝前缘乘波体气动力的方法,?并结合遗传算法,?开展了直接考虑前缘钝化影响的乘波构型优化设计研究,?获得了钝前缘最优构型.?通过CFD数值模拟对最优构型的气动力特性进行评估,?结果表明:?在不同飞行高度、不同升力和不同钝化半径约束下,?相比尖前缘最优构型,?钝前缘最优构型宽度变窄,?相同纵向位置处的后掠角增大,?且升阻比显著提升.?在M∞?=?15,?H?=?50?km,?CL?=?0.3约束条件下,?钝化半径R?=?10?mm的钝前缘最优构型设计点升阻比相比尖前缘最优构型提升量可达9.32％.

关键词：高超声速、乘波体、前缘钝化

所属期刊栏目：54

分类号：V211.4(基础理论及试验)

资助基金：国家自然科学基金;中国科学院战略性先导科技专项

在线出版日期：2022-06-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：1414-1428