双后掠乘波体设计及性能优势分析

刘传振， 白鹏， 陈冰雁

中国航天空气动力技术研究院， 北京 100074

双后掠乘波体设计及性能优势分析

刘传振， 白鹏*， 陈冰雁

中国航天空气动力技术研究院， 北京 100074

根据密切锥乘波体的设计几何关系，提出双后掠乘波体概念，给出了双后掠乘波体设计的参数与生成乘波体外形之间的关系。使用非均匀有理B样条(NURBS)表达包括圆和直线的激波出口型线辅助设计，研究了钝头区域可控、后掠区域可控的乘波体外形设计方法。使用CFD数值计算方法验证了设计方法的有效性，同时研究了双后掠乘波体外形的性能优势，结果表明在保持高超声速高性能的基础上适当设计外形在低速状态、纵向稳定性和涡效应增升方面具有性能优势，为大空域宽速域高超声速飞行器的研制开拓了新的途径。

乘波体； 双后掠； 低速性能； 稳定性； 涡升力

高升力超声速/高超声速外形一直是人类不懈的追求。根据高超声速无黏流动的双曲型特征，飞行器的气动性能可以在很大程度上得以提高，乘波体就是利用这一特性的典型外形。乘波体通过附着激波将高压气流限制在飞行器下表面阻止流动泄露，有效突破了高超声速飞行器的升阻屏障，具有很高的升阻比。经过几十年的发展，乘波体从早期的单一构型逐渐发展为具有不同特点的复杂构型。Nonweiler首先提出了楔形流场乘波体[1]，Jones等使用锥形流场进行设计，有效提高了乘波体的容积率[2]，后续有些学者发展了其他的基准流场，从带迎角锥、椭圆锥流动[3-4]等到一般三维流动[5-6]都有涉及，大大拓展了设计空间，而密切锥方法[7]的提出更是提高了灵活性，可以得到具有特殊性质的乘波体外形[8-9]。……