涡波一体乘波飞行器宽速域气动优化设计研究1

摘要：

涡波一体宽速域乘波飞行器通过在低速引入涡效应,显著改善了传统乘波体在低速状态下的升阻特性,具有在未来宽速域空天飞行器总体气动设计当中得到广泛应用的巨大潜力.但是,该设计方法的研究尚不完善,特别是在基准流场建立过程中忽略了三维效应、低速效应、黏性效应以及头部/前缘的钝化效应,因此其高低速气动特性均有优化设计的空间.针对此问题,本文结合高保真RANS求解器、自由变形参数化方法、鲁棒的结构网格变形方法、离散伴随方法以及序列二次规划算法,发展了基于离散伴随的宽速域飞行器气动优化设计方法.基于上述方法,针对涡波一体乘波飞行器开展了兼顾低速与高超声速气动性能的三维整机气动优化设计研究,获得了宽速域优化构型并对其进行了流动机理分析.结果表明,相较于初始构型,宽速域优化构型可以将飞行器高超声速状态下升阻特性略微提升的同时,显著增强低速状态飞行器背风面的旋涡效应,进而使飞行器低速状态的升力和升阻比均提升10％以上,改善了涡波一体宽速域乘波飞行器的高低速气动性能.

关键词：宽速域、乘波体、离散伴随、气动优化设计、涡波效应

所属期刊栏目：55

分类号：V211.3(基础理论及试验)

资助基金：国家自然科学基金11972308

在线出版日期：2023-03-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：70-83