详情

原文传递高超声速飞行器设计方法及系统

专利名称：	高超声速飞行器设计方法及系统
摘要：	本发明公开一种高超声速飞行器设计方法及系统，该设计方法首先有旋特征线理论求解内转式轴对称基准流场，并在所述基准流场中生成并联内转式进气道；然后基于给定的长度l和回转半径d设计最小阻力回转体机身；接着根据升阻比要求设计乘波机翼；最后将并联内转式进气道、最小阻力回转体机身和乘波机翼组合，并采用外挂方式设置发动机，生成并联内转式进气道+最小阻力回转体机身+乘波机翼的一体化高超声速飞行器。本发明设计的高超声速飞行器容积大、容积效率高，避免了使用大S弯隔离段，使得本发明设计的高超声速飞行器内阻相比常规发动机明显减小，且发动机外挂不占用机体空间，极大地提高了飞行器内部容积的装载效率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中国人民解放军国防科技大学
发明人：	丁峰;张文浩;柳军;陈韶华;蒋浩;周芸帆;于红恩
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910653951.1
公开号：	CN110304267A
代理机构：	长沙国科天河知识产权代理有限公司
代理人：	段盼娇
分类号：	B64F5/00(2017.01);B;B64;B64F;B64F5
申请人地址：	410073 湖南省长沙市开福区德雅路109号
主权项：	1.一种高超声速飞行器设计方法，其特征在于，包括以下步骤： S1：基于有旋特征线理论求解内转式轴对称基准流场，在所述基准流场内生成内转式进气道；在所述内转式进气道入口添加预压缩面并对所述预压缩面修型以便于多个所述内转式进气道的并联；将n个添加了预压缩面的内转式进气道并联，生成并联内转式进气道，n≥1； S2：基于给定的长度l和回转半径d设计最小阻力回转体机身； S3：根据升阻比要求设计乘波机翼； S4：以并联内转式进气道为高超声速飞行器主体结构的下半部分，以最小阻力回转体机身为高超声速飞行器主体结构的上半部分，发动机外挂在高超声速飞行器主体结构上；再以乘波机翼为机翼，最终获得并联内转式进气道+最小阻力回转体机身+乘波机翼的一体化高超声速飞行器。 2.如权利要求1所述的一种高超声速飞行器设计方法，其特征在于，所述步骤S1的具体步骤为： S11：基于有旋特征线理论求解内转式轴对称基准流场，所述基准流场划分为前缘激波AD、唇口反射激波DC、前缘激波依赖区A-B-D、等熵主压缩区B-C-D、唇口反射激波依赖区C-D-E和稳定区C-E-F-G； S12：基于增大进气道捕获面积的目的设计捕获型口；所述捕获型口为轴对称形状，且有两个相邻且对称的角为直角； S13：在S11选择的内转式轴对称基准流场中，将捕获型口均匀离散成若干点，称为捕获型口离散点，应用自由流线法，从捕获型口离散点引出自由流线与前缘激波AD相交生成进气道前缘线点，将所有进气道前缘型线点相连组成进气道前缘线；由进气道前缘线点进行流线追踪至进气道出口平面生成内转式进气道壁面流线，所有内转式进气道壁面流线放样构成内转式进气道； S14：在内转式进气道的入口增加一平行于中心体轴线的预压缩面，使各向不均匀来流经预压缩面压缩并平行于预压缩面进入进气道，以满足来流平行于中心体轴线被进气道捕获的要求； S15：将n个经步骤S13～S14获得的内转式进气道的预压缩面修型，之后将n个所述内转式进气道并联，生成并联内转式进气道，n≥1。 3.如权利要求2所述的一种高超声速飞行器设计方法，其特征在于，所述步骤S15的具体步骤为：将所述内转式进气道的预压缩面均修型为夹角为α的扇形，将其中一个内转式进气道与另一个内转式进气道并联，并联的两个所述内转式进气道的扇形预压缩面的一条直线边相连，生成二并联内转式进气道；再将下一个内转式进气道采取同样的方式并联在所述二并联内转式进气道；最终生成由n个内转式进气道并联的进气道道，称为并联内转式进气道，n≥1。 4.如权利要求1所述的一种高超声速飞行器设计方法，其特征在于，所述步骤S2的具体步骤为： S21：回转体OA的长度为l，回转半径AR的长度为d，在O点到R点的一系列曲线中存在一条曲线，使得以所述曲线为母线形成的回转体受到沿轴来流的阻力最小，称为最小阻力曲线，选择所述最小阻力曲线为回转体母线； S22：用回转体母线生成回转体； S23：将回转体对半分开，取其中一半作为高超声速飞行器主体结构的上半部分。 5.如权利要求1所述的一种高超声速飞行器设计方法，其特征在于，所述步骤S3的具体步骤为： S31：选择能够生成满足升阻比要求乘波体的基准流场，在所述基准流场中生成乘波体； S32：将步骤S31生成的乘波体沿其对称面对半剖开，乘波体剖开的两半分别作为高超声速飞行器的左、右乘波机翼。 6.一种高超声速飞行器设计系统，其特征在于，包括：控制部分和可编程部分；所述可编程部分用于通过配置实现特定功能模块，所述控制部分包括处理单元和存储单元，所述存储单元存储有高超声速飞行器设计程序，所述处理单元在运行所述高超声速飞行器设计程序时，执行权利要求1～8任一项所述方法的步骤。
所属类别：	发明专利