[發(fā)明專利]基于后緣線等激波強(qiáng)度楔導(dǎo)乘波舵機(jī)鼓包設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111114631.2
• 申請(qǐng)日: 2021-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN113682491B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁峰;柳軍;金亮;肖婷;李潔;郭善廣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B64F5/00
• 分類號(hào): B64F5/00;B64C30/00
• 代理公司: 長(zhǎng)沙國(guó)科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 周達(dá)

基于后緣線等激波強(qiáng)度楔導(dǎo)乘波舵機(jī)鼓包設(shè)計(jì)方法,以鼓包迎風(fēng)面后緣線作為設(shè)計(jì)輸入，通過(guò)在鼓包迎風(fēng)面各個(gè)縱向截面設(shè)置相同的楔角，實(shí)現(xiàn)各個(gè)縱向截面激波強(qiáng)度相同的設(shè)計(jì)構(gòu)想，即實(shí)現(xiàn)舵機(jī)鼓包迎風(fēng)面縱向激波沿橫向等激波強(qiáng)度設(shè)計(jì)，與此同時(shí)，在楔形流場(chǎng)進(jìn)行流線追蹤生成各條鼓包迎風(fēng)面流線，楔形流場(chǎng)流線放樣生成的鼓包迎風(fēng)面可以實(shí)現(xiàn)激波附體，從而減小氣動(dòng)阻力。本發(fā)明由鼓包迎風(fēng)面后緣線向前生成一種各個(gè)縱向截面激波強(qiáng)度相同、力熱載荷特性分布均勻、迎風(fēng)面激波附體的楔導(dǎo)乘波舵機(jī)鼓包，并將楔導(dǎo)乘波舵機(jī)鼓包與乘波體機(jī)身進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步減小舵機(jī)鼓包與乘波體機(jī)身組合體的阻力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高超聲速飛行器氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于后緣線等激波強(qiáng)度楔導(dǎo)乘波舵機(jī)鼓包設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

高超聲速飛行器是指飛行馬赫數(shù)大于5、以吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)或其組合發(fā)動(dòng)機(jī)為主要?jiǎng)恿蛘邿o(wú)動(dòng)力、能在大氣層和跨大氣層中遠(yuǎn)程飛行的飛行器，其應(yīng)用形式包括高超聲速巡航導(dǎo)彈、高超聲速滑翔飛行器、高超聲速有人/無(wú)人飛機(jī)、空天飛機(jī)和高超聲速寬速域飛行器等多種飛行器。

乘波體構(gòu)型利用激波壓縮原理(乘波原理)實(shí)現(xiàn)了在高超聲速飛行條件下高升阻比的氣動(dòng)要求，從而使得乘波體成為高超聲速飛行器的一種理想構(gòu)型。

乘波體作為飛行器機(jī)身時(shí)通常選取空氣舵實(shí)現(xiàn)飛行器控制，空氣舵安裝在乘波體機(jī)身上時(shí)，為了控制空氣舵與乘波體機(jī)身之間的縫隙熱流從而避免舵軸燒蝕，滿足舵機(jī)等結(jié)構(gòu)件安裝空間需求，并改善因?yàn)槌瞬w機(jī)身壁面附面層流動(dòng)帶來(lái)的空氣舵舵效降低的問(wèn)題，通常選擇加裝舵機(jī)鼓包方式來(lái)降低舵軸縫隙熱流、提升舵機(jī)等結(jié)構(gòu)件安裝空間、改善空氣舵舵效等問(wèn)題。但與此同時(shí)，加裝舵機(jī)鼓包會(huì)增加乘波體機(jī)身阻力，為了降低因?yàn)榧友b舵機(jī)鼓包而引起的乘波體機(jī)身阻力增加，需要對(duì)舵機(jī)鼓包進(jìn)行整流設(shè)計(jì)，因此也將舵機(jī)鼓包稱為舵機(jī)整流鼓包，并需要將舵機(jī)鼓包與乘波體機(jī)身進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。

公開日為2021年1月8日，公開號(hào)為CN112199853A的發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種具有舵機(jī)鼓包的有翼導(dǎo)彈及其鼓包優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，該發(fā)明專利的舵機(jī)鼓包迎風(fēng)面設(shè)計(jì)方法是將如圖1所示的第一前緣線1、第二前緣線2、第三前緣線3和第四前緣線4組合生成第一側(cè)面5，然后用相同的方法生成第二側(cè)面6，第一側(cè)面和第二側(cè)面組成舵機(jī)鼓包迎風(fēng)面：一方面，這種方法構(gòu)建的舵機(jī)鼓包迎風(fēng)面沒有考慮縱向激波強(qiáng)度沿展向分布的設(shè)計(jì)問(wèn)題，引起該鼓包縱向截面的激波強(qiáng)度從對(duì)稱面向兩側(cè)逐漸增大，造成該鼓包在不同縱向截面氣動(dòng)力熱載荷特性分布不均勻的問(wèn)題；另一方面，這種方法采用冪次曲線或馮卡門曲線作為舵機(jī)鼓包迎風(fēng)面前緣線，由于冪次曲線或馮卡門曲線的初始傾斜角度均是90度，用這些曲線設(shè)計(jì)生成的舵機(jī)鼓包雖然具有良好的容積效率和迎風(fēng)面前緣線駐點(diǎn)熱防護(hù)性能，但這也意味著用這些曲線設(shè)計(jì)生成的舵機(jī)鼓包迎風(fēng)面初始?jí)嚎s角度是90度，導(dǎo)致激波脫體問(wèn)題；以上兩方面的問(wèn)題不利于降低因?yàn)榧友b舵機(jī)鼓包帶來(lái)的飛行器阻力增加問(wèn)題；與此同時(shí)，舵機(jī)鼓包是安裝在飛行器機(jī)身上，舵機(jī)鼓包處于飛行器機(jī)身附面層低能流內(nèi)，舵機(jī)鼓包迎風(fēng)面前緣線對(duì)熱防護(hù)需求較小，而且舵機(jī)鼓包對(duì)容積效率需求也較小，因此可以采用阻力更小的型線設(shè)計(jì)鼓包迎風(fēng)面前緣線。為了后文敘述方便，將公開日為2021年1月8日，公開號(hào)為CN112199853A的發(fā)明專利設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)稱為原始舵機(jī)鼓包設(shè)計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容

原始舵機(jī)鼓包設(shè)計(jì)方法沒有考慮縱向激波強(qiáng)度沿橫向分布的設(shè)計(jì)問(wèn)題，引起該鼓包縱向截面的激波強(qiáng)度從對(duì)稱面向兩側(cè)逐漸增大，造成該鼓包在不同縱向截面氣動(dòng)力熱載荷特性分布不均勻，另一方面原始舵機(jī)鼓包設(shè)計(jì)方法中的舵機(jī)鼓包迎風(fēng)面初始?jí)嚎s角度是90度、會(huì)產(chǎn)生激波脫體問(wèn)題。針對(duì)原始舵機(jī)鼓包設(shè)計(jì)方法存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于后緣線等激波強(qiáng)度楔導(dǎo)乘波舵機(jī)鼓包設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明由鼓包迎風(fēng)面后緣線向前生成一種各個(gè)縱向截面激波強(qiáng)度相同、力熱載荷特性分布均勻、迎風(fēng)面激波附體的楔導(dǎo)乘波舵機(jī)鼓包，并將楔導(dǎo)乘波舵機(jī)鼓包與乘波體機(jī)身進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步減小舵機(jī)鼓包與乘波體機(jī)身組合體的阻力。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的，采用以下技術(shù)方案：

基于后緣線等激波強(qiáng)度楔導(dǎo)乘波舵機(jī)鼓包設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：