简介：临近空间高超声速飞行器具有速度快、突防能力强、杀伤力大等特点,是当今世界各军事强国新型武器的重点发展方向.其中,气动力和气动热是高超声速飞行器的两项重要指标,也是高超声速技术研究的重点内容.文章综述了国内外临近空间高超声速飞行器气动力及气动热研究现状,分析了研究的发展趋势,并分别从工程计算、数值仿真以及实验研究3个方面介绍了高超声速飞行器气动力及气动热的研究技术和方法.

简介：介绍了在中国科学院力学研究所JF12长实验时间激波风洞上开展的10°尖锥标模的天平测力实验研究结果.JF12激波风洞的实验时间为100～130ms,名义Mach数为7.0,喷管出口直径为2.5m,总焓为2.5MJ/kg,复现了35km高空的飞行条件.采用六分量应变天平,攻角分别为-5,0,5,10和14°,模型长度为1.5m,质量为50kg.实验结果表明,在100～130ms的实验时间里,应变天平的输出信号含有3～4个完整周期,可以通过对天平的输出信号进行平均直接获得气动力/矩测量结果,而不再需要进行加速度补偿,且气动力系数重复测量的不确定度小于2%.JF12激波风洞气动力系数的测量结果与传统高超声速风洞的结果符合得较好,表明在2.5MJ/kg的总焓下,真实气体效应对该模型气动力特性的影响不明显.

简介：盒式翼布局相对常规布局可以很大程度地减小诱导阻力,同时平滑的升力分布有利于减小跨声速激波阻力,但双翼间的气动干扰是跨声速盒式翼布局存在的主要问题.为掌握跨声速双翼气动干扰特性,选用超临界翼型RAE2822作为双翼翼型,对M=0.75,正负交错两种情况下双翼几何参数对布局升阻特性的影响进行数值研究.结果表明,增大双翼的纵向距离可以减弱双翼间气动干扰,使升阻比提高至无干扰升阻比.其中,前翼在下、后翼在上的负交错布局在双翼纵向距离为1.5倍上翼弦长时即可接近无干扰升阻比,更有利于提升布局的升阻特性.负交错时双翼的垂直间距对布局升阻比影响不大,无翼差角且减小前翼弦长有利于提高升阻比.

简介：从阻力主导惯性再入到升力主导机动再入是无动力高超声速飞行器的主要发展方向,文章讨论了任务使命动力配置飞行模式及总体规模限制下的布局设计原则,研究了不同构型升阻效率及升力载荷系数与模线形状横截面形状及容积利用率分段装填容积间的关系,探讨了包括拉起/下压滑翔弹跳/滑翔等射面机动与Z字螺旋锥形空间机动等飞行模式与匹配的气动操纵面设计质心布置压心/静稳定裕度纵横向静动稳定性等,从热安全角度提出了总体/气动/防热/结构/弹道/控制等多物理场高度耦合下的飞行器热力气动布局多学科设计优化,结合非惯性弹道飞行器气动布局设计问题,给出了满足分段容积要求防热要求及操稳要求的飞行器气动构型设计优化实例.

简介：气动声学的声比拟理论以密度、声压等标量为波动算子变量,建立非齐次波动方程,描述流体运动及与边界作用诱发声音的辐射,但标量无法直接描述声能量的传播过程和途径.在流体力学研究中,标量用于描述当前当地的物质状态,而矢量用于描述质量和能量的传输.借鉴上述思想,开展了矢量气动声学的研究,概述矢量气动声学的理论研究进展及应用,主要包括：（1）以声粒子速度为变量,采用声比拟理论的思想直接从Navier-Stokes方程出发推导建立了气动声学的矢量波动方程及两种频域解;（2）综合利用声压和声粒子速度的积分解,直接求解声源周围的瞬时和有功声强矢量场,直观显示声能量的传播途径,应用于旋转声源辐射声能量的传播分析,揭示了亚音速旋转声源辐射声能量的3种传播模式：螺旋模式、声学黑洞模式和R-A模式;（3）采用球谐级数展开方法建立旋转点/紧凑声源辐射噪声的声压和声粒子速度的频域解析解,在此基础上推导了声功率谱的频域解析解,建立了识别旋转叶片声源在空间域和频域分布特征的方法;（4）综合利用矢量气动声学方法和等效源方法,显示声源和散射边界周围声强矢量场的分布特征和能量传播途径,直接揭示了阻抗边界主要的吸声位置以及直接计算得到阻抗边界的吸收声功率.

简介：针对某飞行器翼面高速展开过程,采用定常和非定常数值模拟两种不同方法,进行折叠翼面展开过程气动载荷分析研究,其中定常方法主要研究翼面从折叠到展开过程中不同展开角下外翼面的气动特性,分析展开角、来流参数对外翼面气动力的影响;非定常方法主要模拟折叠翼面展开角速度变化,从而获得典型工况下翼面展开过程的载荷情况,分析非定常效应对气动载荷的影响.研究发现,当翼面展开速度与来流速度相近时,则非定常效应不可忽略而必须采用非定常模拟方法.

简介：大飞机具有轻质大柔性特点,使得气动/结构耦合作用增强,在设计过程中需要考虑这种耦合效应,直接调用CSD/CFD方法计算周期长,无法满足工程需要.代理模型方法由于能显著提高工程优化设计的效率,已广泛应用于飞行器气动外形优化设计中.采用Kriging方法建立代理模型,通过求解EI函数最大值得到需添加的样本点以更新代理模型,提高代理模型的拟合精度,结合改进的粒子群最优化方法对大飞机的结构刚度进行了优化设计.结果表明,该优化方法能够处理复杂目标的全局优化问题,在保证升力系数及纵向稳定性能不恶化的前提下,降低飞机巡航状态的飞行阻力.

简介：为了解决乘波体偏离设计条件下气动特性会恶化，特别在低速时，升力严重不足这个问题，提出了通过增大后掠角生成前缘涡，增加背风面的升力，以改善乘波体低速气动性能.首先使用VisualBasic编程语言，并通过CATIA软件二次开发技术，实现了锥导乘波体的参数化设计和自动生成.再通过控制圆锥角和流场长度这两个设计参数，获得了大后掠乘波体构型.最后，运用剪切应力输运（shear-stress-transport，SST)模型，计算了所得乘波体的气动特性，并分析了流场变化，发现乘波体在设计状态下激波能很好附着在前缘上，在小的正攻角下，乘波体可获得比设计状态更高的升阻比，满足巡航要求.运用I.模型计算了乘波体的低速气动特性，得到了不同攻角下升力、阻力和升阻比的变化规律.研究结果发现，乘波体在低速下产生了明显的涡结构，在合适攻角下，能产生数量可观的附加升力，提高了乘波体的水平起降性能.

简介：目前,随着相关项目研究的不断推进,如何在高Reynolds数下研究其对气动光学效应的影响成为重要命题.通过设计变Reynolds数气动光学效应实验平台,模拟的单位Reynolds数可以在7.2×10^6-2.2×10^8m^-1范围内变化.搭建的基于背景纹影（backgroundorientedschlieren,BOS）的波前测试系统可以达到6ns的时间分辨率.此系统测量的平凸透镜波前结果表明：实验测量结果与理论计算结果的误差在±4%以内.通过测量9种不同Reynolds数下的超声速气膜瞬态波前数据,分析结果表明：在高Reynolds数条件下,Reynolds数对于超声速气膜气动光学效应的影响比较明显,通过对实验数据进行函数拟合发现OPDrmsRe088,与推导结果OPDrmsRe09十分接近;利用小波分析方法研究了高Reynolds数条件下气动光学效应沿流向的分布特征,发现OPDrms的低频部分（信号的主体）先降低后升高,但是高频部分的震荡幅度先升后降.分析认为OPD的低频部分主要受到流场整体结构的影响,而高频部分更多地受到涡的空间分布影响.