[发明专利]反置乘波体头部及具有该反置乘波体头部的超音速火箭橇

说明书

本发明公开了反置乘波体头部及具有该反置乘波体头部的超音速火箭橇，包括反置乘波体头部、火箭橇橇身、5个双圆弧型支架、2个整流罩、5个紧固连接件、滑车、火箭发动机等部件；反置乘波体头部是将根据设计工况设计的乘波体上下表面互换所得；反置乘波体头部与火箭橇橇身表面光滑过渡；如果条件允许，本发明还提出，可采用整流罩对火箭橇附近空气进行整流；本发明提出的具有反置乘波体头部的超音速火箭橇可将高压气体控制在上方，可以解决和规避头部弓形激波与地面及轨道扣件发生碰撞反射导致的火箭橇周期性振动问题，进而延长火箭橇及轨道的使用寿命并提高超音速火箭橇的运行平稳性和试验精度。

技术领域

本发明涉及火箭橇试验平台领域，尤其涉及超音速火箭橇试验平台。

背景技术

超音速或高超音速飞行是当今高速飞行器的典型特征。为了验证高速飞行器的可靠性，需要开展相关的试验测试。常见的试验测试手段可以分为三类：一是真实飞行试验；二是风洞试验；三是火箭橇试验。真实飞行试验成本较高，不适合用于飞行器研发初期的大量试验测试。风洞试验只能开展缩比模型试验，对于尺寸较大的飞行器而言，无法做到全尺寸试验。火箭橇试验平台采用火箭发动机作为动力，推动载有被试品的火箭橇沿着专门建造的高精度轨道高速滑行。与其他试验相比，火箭橇试验平台可以进行大质量、全尺寸装备的试验，能够精确地模拟试验预定的速度、加速度和动载等。此外，火箭橇具有研制周期短、试验效费比较高等优点。

现有的超音速火箭橇一般采用旋成体构型，具有成本低、制造方便等优点。然而，人们也发现超音速火箭橇存在诸多问题，如激波引起的气动激励振动问题。当火箭橇超音速滑行时，火箭橇头部会形成弓形头激波。弓形头激波掠过等间距排列的轨道扣件时，会形成周期振荡的反射激波波系。这些反射激波系作用于火箭橇橇体，引起火箭橇产生振动，甚至导致共振的发生。此外，随着火箭橇运行速度的增大，激波引起的气动激励振动影响越大，这些振动严重影响试验平台和轨道的安全，并严重影响试验数据的精度。

发明内容

针对现有超音速火箭橇存在的上述问题，本发明公开了一种具有反置乘波体头部的超音速火箭橇，该超音速火箭橇能够抑制头激波向地面的传播，从而减轻由此导致的橇体振动，延长火箭橇橇体及滑轨的使用寿命。

本发明技术方案为：一种反置乘波体头部，所述反置乘波体头部基于气体动力学中锥导乘波体的生成理论设计，其马赫数为Ma，选定的锥体半顶角为α，根据锥体半顶角、马赫数和锥面激波的激波角之间的关系，得到的锥面激波角为β，得出激波面和激波面内的流场信息；

再依据给定的自由流面与激波面相交确定出乘波体的前缘曲线；然后，由所述前缘曲线上各点在圆锥流场形成的流线组成乘波体的下表面，经过所述前缘曲线上各点的自由流线形成乘波体的上表面；

最后，将所得乘波体上下表面互换得到反置乘波体头部。

本申请还提供一种具有反置乘波体头部的超音速火箭橇，所述火箭橇包含上述反置乘波体头部1，所述火箭橇还包含火箭橇橇身2、火箭发动机3、滑车4，

其中，所述火箭橇橇身2为柱状体，柱状体的直径与乘波体头部1的圆柱形相匹配；

所述火箭发动机3置于火箭橇橇身2后方，所述火箭发动机3通过支架与整体机构固定连接，为火箭橇提供动力；

所述滑车4用于连接各支架与滑轨，承载火箭橇与火箭发动机在滑轨上运动。

进一步的，所述火箭橇中设有第一紧固连接件5、第二紧固连接件6以及第一支架10、第二支架11，其中，所述第一紧固连接件5用于连接反置乘波体头部、火箭橇橇身2以及第一支架10；第二紧固连接件6用于连接火箭橇橇身2与第二支架11。