[發明專利]一種下反式高超聲速飛行器氣動布局設計方法

有效

• 申請號: 201710638514.3
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107444669B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 劉深深;唐偉;馮毅;邱波;段焰輝;魏東;曾磊;劉磊;楊肖峰;劉驍;萬釗;江定武;張培紅
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心計算空氣動力研究所
• 主分類號: B64F5/00
• 分類號: B64F5/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧世燕

本發明公開了一種下反式高超聲速飛行器氣動布局設計方法，包括如下步驟：給定約束條件：長度L，寬度W，底部截面裝填內徑φ，頭部半徑R_h，頭部球面切角θ，翼前緣半徑R_w；步驟一、確定飛行器的上下表面輪廓線；步驟二、確定飛行器的左右寬度輪廓線；步驟三、確定下反截面曲線；步驟四、生成B點之前的橢圓截面；步驟五、生成B點到C點之間的組合截面，得到飛行器外形。本發明方法可以實現不同下反角和尺寸約束條件下外形的快速生成，并且該方法生成的外形可以完全參數化，下反式背風面既保證了升力面積足夠大，同時又抑制了迎風面高壓氣流的向上溢出，減少了升力損失，能夠提升氣動效率，可以為新型高超聲速飛行器設計提供一種新的可選布局方法和方案。

技術領域

本發明涉及飛行器的氣動布局設計技術領域，具體涉及一種下反式高超聲速高升阻比飛行器氣動布局設計方法。

背景技術

當前普遍采用的高超聲速飛行器的氣動布局為裝填在上部的平底布局，即底部較為平緩的翼身融合體或組合體構型。但這種方法有很多缺點，如迎風面平板構型會導致扁平機身橫向穩定性較差，同時不利于舵面的安裝，且由于平板對橫向流動的抑制作用較弱，導致高壓氣流向上翻出，從而導致氣動效率損失較大，升阻比較小。此外，盡管高超聲速飛行器氣動布局已取得了一系列成果，但是其布局截面形狀仍集中于傳統的裝填在上部，下部為平面或帶有一定彎曲角度的平面。因此為了進一步提升高超聲速飛行器氣動性能，克服其橫向穩定性存在的問題，需要探索新的氣動布局形式。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點，本發明提出了一種下反式高超聲速飛行器氣動布局設計方法，通過改變傳統飛行器裝填在上部而升力面在下部的布局形式，將裝填放置于下部，背風面曲線采用下反式平面設計，類似于蝙蝠的仿生形狀。這種設計的好處是在滿足裝填需求的前提下下反式背風面既保證了足夠大的升力面積，同時又抑制了迎風面高壓氣流的向上溢出，減少了升力損失，提升了氣動效率，同時下反式背風面還能夠為舵面的設計提供方便。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種下反式高超聲速飛行器氣動布局設計方法，包括如下步驟：給定飛行器設計的如下約束條件：長度L，寬度W，底部截面裝填內徑φ，頭部半徑R_h，頭部球面切角θ，翼前緣半徑R_w；

步驟一、確定飛行器的上下表面輪廓線：上表面輪廓線為圓弧AB加二次曲線BC，圓弧AB的圓心坐標為(x_o＝R_h,z_o＝0)，A點為坐標原點，B點坐標為(x_B＝R_h-R_h*sinθ，z_B＝R_h*cosθ)、C點坐標為(x_C＝L,z_C＝φ)，下表面輪廓線和上表面輪廓線關于x軸對稱；

步驟二、確定飛行器的左右寬度輪廓線：左寬度輪廓線為圓弧AB1加直線段B1C1，圓弧的圓心坐標為(x_o＝R_h,y_o＝0)，B1點的坐標為(x_B1＝R_h-R_h*sinθ，y_B1＝R_h*cosθ)，C1的坐標為(x_C1＝L,y_C1＝W/2)，下表面輪廓線和上表面輪廓線關于x軸對稱；