高超聲速飛行器飛推一體化氣動(dòng)性能與優(yōu)化研究.pdf

1、高超聲速飛行器已成為先進(jìn)國家戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)技術(shù)之一。一體化的構(gòu)型與性能使其設(shè)計(jì)與工作不同于常規(guī)的飛行器。為了獲得該類飛行器較為完整的飛發(fā)一體化氣動(dòng)性能研究，本文利用發(fā)動(dòng)機(jī)性能仿真、CFD數(shù)值分析以及優(yōu)化方法，針對(duì)一類以外并聯(lián)式TBCC為動(dòng)力的高超聲速飛行器，在飛行器/發(fā)動(dòng)機(jī)一體化方案下，進(jìn)行了飛推一體化氣動(dòng)性能研究。
　　首先對(duì)TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了總體性能計(jì)算分析，獲得了雙流路推進(jìn)系統(tǒng)的模型；基于飛行器總體需求建立高超聲速飛行

2、器模型以及TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)安裝方式；基于一體化基本構(gòu)型，研究了在典型工作狀態(tài)下高超飛行器與TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)一體化的氣動(dòng)性能。
　　基于該飛發(fā)一體化模型，研究了單渦噴模態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)未安裝與安裝的氣動(dòng)性能。結(jié)果表明，在相同反壓條件下，安裝后進(jìn)氣道的流量系數(shù)和總壓恢復(fù)系數(shù)均有提高，總壓恢復(fù)系數(shù)提高了9％；安裝后的發(fā)動(dòng)機(jī)單位推力損失較大，下降了20%。其中，未安裝和安裝兩者的前體阻力比較大，分別占其相對(duì)應(yīng)總阻力的69%和58%。
　　其次

3、，對(duì)單沖壓模態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)未安裝與安裝的氣動(dòng)性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明，在相同的反壓條件下，安裝后進(jìn)氣道的流量系數(shù)和總壓恢復(fù)系數(shù)均有提高，其中，流量系數(shù)提高了12%，總壓恢復(fù)系數(shù)提高了3.6%；單位推力減小了5.4%。
　　再次，開展純渦噴模態(tài)下三發(fā)一體化安裝的氣動(dòng)性能研究。結(jié)果表明，與單發(fā)安裝相比，三發(fā)安裝后，發(fā)動(dòng)機(jī)單位推力均有提高，兩側(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)推力提高了3.2%；而前體阻力減小了6.5%；進(jìn)氣道總壓恢復(fù)系數(shù)均比單發(fā)安裝進(jìn)氣道高，中間進(jìn)氣

4、道增加了3.5%，兩側(cè)進(jìn)氣道增加了0.4%。由于三發(fā)之間的干擾，三發(fā)安裝的進(jìn)氣道流量系數(shù)均減小；其中，兩側(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)推力比中間發(fā)動(dòng)機(jī)單位推力大2.9%；而三發(fā)安裝的噴管內(nèi)通道總壓恢復(fù)基本不變。
　　最后，開展純沖壓模態(tài)下三發(fā)一體化安裝的氣動(dòng)性能研究。結(jié)果表明，由于多發(fā)安裝的干擾，三發(fā)安裝的推力并不等于單發(fā)未安裝或者單發(fā)安裝時(shí)推力的簡(jiǎn)單倍數(shù)。相對(duì)于單發(fā)安裝的結(jié)果，三發(fā)安裝的發(fā)動(dòng)機(jī)單位推力均有提高，兩側(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)增加了6.3%，中間發(fā)動(dòng)機(jī)增加