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原文传递一种三通道的内外流一体化全乘波气动设计方法

专利名称：	一种三通道的内外流一体化全乘波气动设计方法
摘要：	一种三通道的内外流一体化全乘波气动设计方法，涉及临近空间高超音速飞行器一体化设计。包括沿展向并联布置的三个三维内收缩进气道以及内/外流一体化气动过渡设计。三个三维内收缩进气道均采用三维内收缩基本流场进行流线追踪设计，将内乘波的三维内收缩进气道的基本流场与乘波前体的外流流场进行耦合设计，使得内乘波的三维内收缩进气道与外乘波的乘波前体实现气动过渡。该设计方法生成的三通道内外流一体化全乘波构型，其整个下表面完全“乘坐”在三维外压缩激波上，具有良好的全乘波特性；三个三维内收缩激波均封口，实现三个三维内收缩进气道的全流量捕获。该设计方法为飞行器乘波前体与三维内转进气道的一体化设计引入新思路。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	福建;35
申请人：	厦门大学
发明人：	朱呈祥;林德寿;郑晓刚;胡占仓;尤延铖
专利状态：	有效
申请日期：	2023-06-29T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-21T00:00:00+0800
申请号：	CN202310783127.4
公开号：	CN117087856A
代理机构：	厦门南强之路专利事务所(普通合伙)
代理人：	马应森
分类号：	B64C30/00;B64C1/00;B64C1/06;B64D33/02;B;B64;B64C;B64D;B64C30;B64C1;B64D33;B64C30/00;B64C1/00;B64C1/06;B64D33/02
申请人地址：	361005 福建省厦门市思明区思明南路422号
主权项：	1.一种三通道的内外流一体化全乘波气动设计方法，其特征在于包括以下步骤： (1)设计外压缩基本流场及外压缩激波曲面：以Ma6作为外压缩基本流场的设计点，采用9节点控制Bezier曲面的方法得到该高超声速一体化构型下壁面全乘波的外压缩激波曲面；根据设计的外压缩激波曲面利用局部偏转吻切设计方法求解对应的外压缩基本流场； (2)设计三个三维内收缩基本流场及三个三维内收缩激波曲面：内收缩基本流场是进行内乘波式进气道设计的重要条件；以Ma6作为三维内收缩基本流场的设计点，根据高超声速飞行器进气道性能需求设计求解三个三维内收缩基本流场，根据三个三维内收缩基本流场中的第一道入射激波角度等参数沿外压缩激波曲面展向方向设计三个三维内收缩激波曲面； (3)设计内外流一体化全乘波气动过渡：将步骤(2)中生成的三个三维内收缩激波曲面与步骤(1)中外压缩激波曲面的相贯线作为三维内收缩进气道激波接收段和乘波前体前缘型线片段，即相贯线为内/外乘波的共用前缘型线；高超声速一体化构型在该型线处实现内外流一体化气动过渡； (4)设计三个内乘波的三维内收缩进气道：根据进气道流量要求及三个三维内收缩进气道激波接收段，设计三个三维内收缩进气道激波生成段；离散三个三维内收缩进气道前缘型线，分别在三个内收缩基本流场中采用流线追踪方法获得进气道结构；再通过几何修型获得实际的三个三维内收缩进气道的等熵压缩型面与隔离段下表面； (5)设计外乘波前体上、下壁面：根据步骤(3)得到的内/外乘波的共用前缘型线，沿外压缩激波曲面展向方向延伸，设计得到完整的FCT型线；将得到的完整FCT型线离散成点集并在外压缩激波流场中流线追踪得到完整的乘波前体下壁面；沿矢量方向等直拉伸内/外乘波的共用前缘型线及延伸的两侧乘波前体前缘型线片段至外压缩激波曲面尾部，获得外乘波前体上壁面，完成三通道的内外流一体化全乘波构型设计，外乘波前体上、下壁面与三个内乘波三维内收缩进气道在共用前缘型线处完成气动过渡。 2.如权利要求1所述一种三通道的内外流一体化全乘波气动设计方法，其特征在于在步骤(2)中，沿外压缩激波曲面展向方向并联设计三个三维内收缩激波曲面，使得最终得到的三个三维内收缩进气道与乘波前体沿展向并联布置。 3.如权利要求1所述一种三通道的内外流一体化全乘波气动设计方法，其特征在于在步骤(2)中，所述三个三维内收缩基本流场采用三个相同的三维内收缩基本流场，生成三个相同的三维内收缩激波曲面。 4.如权利要求1所述一种三通道的内外流一体化全乘波气动设计方法，其特征在于在步骤(4)中，设计的三个三维内收缩进气道其进口型线分别完全贴合在设计的三个三维内收缩激波曲面上，使三个三维内收缩激波均封口，以实现三个三维内收缩进气道的全流量捕获。 5.如权利要求1所述一种三通道的内外流一体化全乘波气动设计方法，其特征在于在步骤(4)中，所述设计三个内乘波的三维内收缩进气道，具体的：在生成三维内收缩进气道结构时先将内/外乘波的共用前缘型线作为三维内收缩进气道激波接收段，将投影面上的内/外乘波的共用前缘型线作为投影面上的三维内收缩进气道激波接收段；根据进气道进口流量要求及投影面上的三维内收缩进气道激波接收段，在投影面上设计投影面上的三维内收缩进气道激波生成段，将投影面上的三维内收缩进气道激波接收段和投影面上的三维内收缩进气道激波生成段离散成点集并在三维内收缩基本流场中进行流线追踪获得三维内收缩进气道结构，同时得到三维内收缩进气道激波生成段，再通过几何修型的方法获得三维内收缩进气道压缩型面与隔离段。 6.如权利要求1所述一种三通道的内外流一体化全乘波气动设计方法，其特征在于在步骤(5)中，所述设计外乘波前体上、下壁面的具体方法为：在生成乘波前体时将内/外乘波的共用前缘型线作为乘波前体前缘型线片段，将投影面上的内/外乘波的共用前缘型线作为投影面上的乘波前体前缘型线片段；将投影面上的乘波前体前缘型线片段向两侧延伸一段片段至外压缩激波曲面上得到完整的FCT型线，将完整的FCT型线离散成点集并在外压缩基本流场中进行流线追踪获得乘波前体下壁面；所得到的乘波前体下壁面与三维内收缩进气道在内/外乘波的共用前缘型线处实现气动过渡；将内/外乘波的共用前缘型线与两侧的乘波前体前缘型线片段沿流向等直拉伸至外压缩激波曲面尾部，获得乘波前体上壁面；最终得到三通道内外流一体化全乘波构型。
所属类别：	发明专利