[发明专利]高超声速飞行器与进气道内外乘波一体化设计方法

摘要

高超声速飞行器与进气道内外乘波一体化设计方法，涉及临近空间飞行器。先指定空气动力学特征再反推出满足该特征的设计方案。指定某复杂形状的三维激波曲面，获取其横向曲率中心变化规律；由此反推出满足乘波设计所需的一系列基本流场；在每一周向位置的基本流场中进行不同曲率中心，不同径向位置的流线追踪；最终获得能够产生该指定复杂三维激波曲面的乘波装置，即一体化设计方案。在保持乘波体与内乘波进气道优点的同时，实现了两种高性能装置的一体化设计，能够同时获得高升阻比的乘波体构型及全流量捕获的进气道方案，从而提高飞行器的总体性能。

主权项

高超声速飞行器与进气道内外乘波一体化设计方法，其特征在于包括以下步骤：1）根据设计要求指定三维激波曲面，得到连续的高超声速外乘波体飞行器与内乘波进气道所乘激波曲线外乘波段、高超声速外乘波体飞行器与内乘波进气道所乘激波曲线内乘波段，所述高超声速外乘波体飞行器与内乘波进气道所乘激波曲线外乘波段、所述高超声速外乘波体飞行器与内乘波进气道所乘激波曲线内乘波段依靠高超声速外乘波飞行器前体与内乘波进气道所乘激波曲线二元平面乘波段过度，高超声速外乘波飞行器前体与内乘波进气道所乘激波曲线二元平面乘波段所具有的性质是曲率半径无穷大，并获取三维波系内乘波段激波曲线当地曲率中心与三维波系外乘波段激波曲线当地曲率中心；三维波系内乘波段激波曲线当地曲率中心与三维波系外乘波段激波曲线当地曲率中心的方向相反，依靠三维波系二元平面乘波段密切轴衔接，从而实现激波面曲率中心由外流向内流的连续过度；2）以离散激波曲线与曲率中心的关系反推出一系列基本流场，所述基本流场包括外乘波部分与内乘波部分，其中外乘波部分的基本流场是一系列变曲率半径的圆锥流场；内乘波部分的基本流场是一系列变曲率半径的含有中心体的轴对称内收缩流场；3）给定外乘波飞行器前体前缘捕获型线在设计截面上的投影和内乘波进气道前缘捕获型线在设计截面上的投影，在三维波系二元平面乘波段密切轴、三维波系内乘波段密切轴与三维波系外乘波段密切轴所在垂直于纸面方向的平面内进行流线追踪，将所得流线在横向位置上构成流面得到外乘波体飞行器前体压缩段与内乘波进气道压缩型面，外乘波体飞行器前体压缩段与内乘波进气道压缩型面相连接即构成一体化装置压缩型面；4）以步骤3）中所述流面为基础对高超声速飞行器进行几何构造，获得在设计飞行状态下能够产生高超声速外乘波飞行器前体与内乘波进气道所乘激波曲线外乘波段、高超声速外乘波飞行器前体与内乘波进气道所乘激波曲线内乘波段、高超声速外乘波飞行器前体与内乘波进气道所乘激波曲线二元平面乘波段的一体化装置。