[發(fā)明專利]基于吻切錐理論的滑翔-巡航兩級乘波體設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510419014.1
• 申請日: 2015-07-16
• 公開（公告）號: CN104973266A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳軍;丁峰;王慶文;姚雷雷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: B64F5/00
• 分類號: B64F5/00
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 胡偉華

1.一種基于吻切錐理論的滑翔-巡航兩級乘波體設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括滑翔級乘波體設(shè)計(jì)和巡航級乘波體設(shè)計(jì)；首先給定基本型線和設(shè)計(jì)參數(shù)，包括巡航級激波出口型線以及乘波體上表面后緣線，巡航級馬赫數(shù)Ma₁和激波角β₁，滑翔級馬赫數(shù)Ma₂和激波角β₂，然后采用吻切錐理論設(shè)計(jì)巡航級乘波體，確定乘波體前緣線，再根據(jù)前緣線來設(shè)計(jì)滑翔級乘波體下表面，保證兩級乘波體共用一條前緣線，具體步驟如下：

(1)建立坐標(biāo)系，然后根據(jù)給定的巡航級激波出口型線，從巡航級激波出口型線上等間距地取出足夠密的離散點(diǎn)，在此從巡航級激波出口型線上每5mm取一個(gè)點(diǎn)，可以保證不同點(diǎn)產(chǎn)生的流線能夠形成光滑曲面；

(2)由巡航級激波出口型線上任意一點(diǎn)A點(diǎn)得過A點(diǎn)的曲率圓，A點(diǎn)的曲率圓即為A點(diǎn)對應(yīng)的吻切錐激波，吻切錐的軸線平行于x軸，B點(diǎn)為曲率圓的圓心，也為吻切錐頂點(diǎn)在激波出口截面的投影點(diǎn)；B點(diǎn)和A點(diǎn)的連線交兩級乘波體后緣線于C點(diǎn)；

(3)由給定的巡航級馬赫數(shù)Ma₁和激波角β₁，通過求解Taylor-Maccoll錐型流場控制方程獲得吻切錐半錐角δ₁，由B點(diǎn)、A點(diǎn)的坐標(biāo)和激波角β₁可獲得吻切錐頂點(diǎn)的坐標(biāo)，B點(diǎn)和吻切錐頂點(diǎn)的連線為巡航級過A點(diǎn)的吻切錐的軸線，B點(diǎn)、A點(diǎn)和吻切錐頂點(diǎn)構(gòu)成過A點(diǎn)的吻切平面，A點(diǎn)和吻切錐頂點(diǎn)的連線為吻切面內(nèi)的巡航級激波位置；

(4)由C點(diǎn)作平行于巡航級過A點(diǎn)的吻切錐的軸線的直線交巡航級激波于D點(diǎn)，D點(diǎn)即為前緣點(diǎn)；

(5)由D點(diǎn)進(jìn)行流線追蹤獲得巡航級下表面流線，即E點(diǎn)和D點(diǎn)之間的曲線，E點(diǎn)為巡航級下表面后緣線上的點(diǎn)；

(6)一系列前緣點(diǎn)平滑連接構(gòu)成乘波體的前緣線；一系列下表面流線構(gòu)成巡航級乘波體下表面；一系列后緣線上的點(diǎn)平滑連接構(gòu)成巡航級下表面后緣線；

進(jìn)行滑翔級乘波體設(shè)計(jì)時(shí)，假設(shè)過乘波體上表面后緣線上任意點(diǎn)的巡航級吻切面和滑翔級吻切面在一個(gè)平面內(nèi)，并且吻切平面內(nèi)滑翔級的吻切錐軸線和巡航級吻切錐軸線相同，以C點(diǎn)為例說明滑翔級下表面的設(shè)計(jì)過程，具體步驟如下：

(a)由獲得的前緣點(diǎn)D點(diǎn)和激波角β₂，做直線交巡航級吻切錐軸線于F點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)即為滑翔級吻切錐的頂點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)和B點(diǎn)連線即為過B點(diǎn)的吻切平面內(nèi)滑翔級吻切錐的軸線；

(b)延長F點(diǎn)和D點(diǎn)之間的連線，同時(shí)延長B點(diǎn)和A點(diǎn)的連線，兩者相交于G點(diǎn)，G點(diǎn)為設(shè)計(jì)的滑翔級激波出口型線上的點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)和G點(diǎn)之間的連線即為設(shè)計(jì)的滑翔級激波位置；

(c)由激波角β₂和馬赫數(shù)Ma₂，求解Taylor-Maccoll錐型流場控制方程獲得滑翔級吻切錐半錐角δ₂；

(d)由前緣點(diǎn)D點(diǎn)進(jìn)行流線追蹤獲得滑翔級下表面流線，即D點(diǎn)和H點(diǎn)之間的曲線，H點(diǎn)為滑翔級下表面后緣點(diǎn)；

(e)一系列滑翔級下表面流線構(gòu)成滑翔級乘波體下表面；一系列滑翔級后緣線上的點(diǎn)平滑連接構(gòu)成滑翔級下表面后緣線；

對乘波體底部進(jìn)行封閉，兩級乘波體設(shè)計(jì)完成。