降低超声速飞行器声爆的一种主动控制方法

叶柳青, 叶正寅, 马博平

(西北工业大学 航空学院, 陕西 西安 710072)

声爆是飞行器在超声速飞行时特有的一种声学现象[1-5]。飞行器超声速飞行时在其近场会产生以激波为主的一系列扰动波，它们在大气层中自然非线性传播，最终在远场演化为“N”形声波。这种“N”形声波表示压力信号的形状，是由头部激波和尾部激波组成。激波的厚度很小，经过激波后空气的压强、密度、温度都急剧升高，速度急剧下降。被这两道激波扫过的任何空间中的物体都会感觉到强烈的变化，人的耳膜受到突然的空气压强变化，感觉是两声巨响，这两声巨响即为声爆[6-9]。

Seebass等首次提出了基于线化理论SGD(Seebass-George-Darden)方法来降低声爆，为低声爆超声速客机设计奠定了理论基础[10-11]。冯晓强等[12]基于SGD方法，首次提出一种“梭式”布局静音超声速客机方案。朱自强等[13]对目前降低声爆的优化设计方法进行了详细的介绍与讨论。徐悦等[14]通过求Euler/N-S方程计算了2个典型低声爆构型国际标准算例(即SEEB-ALR旋成体和三角翼)的近场声爆信号，他们指出在计算上述标准算例的简单绕流场近场声爆时，流场的黏性效应不是必须考虑的因素。Howe[15]提出了一个“静音锥”概念来降低声爆水平。主要是在机头上安装一个可伸缩的静音锥，产生一系列弱激波，从而达到降低声爆的目的。国内李占科等[16]和冯晓强等[17]研究了不同参数的单级和多级静音锥对超声速声爆水平的影响。在“静音锥”概念的启发下，沈沉等[18]和翟荣华等[19]提出……