吸气式高超声速飞行器气动耦合干扰效应研究

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高超声速进气道的设计、计算与实验研究

2、计算机模拟作为一种重要的研究手段，可以有效地预测和优化高超声速进气道的性能。通过流体力学软件和商业软件的二次开发，可以实现进气道的参数化设计、结构优化和性能预测等功能。
3、实验研究是高超声速进气道设计的重要环节，可以验证设计的有效性和可靠性。通过实验设备的搭建、实验流程的制定和实验数据的采集与分析，可以全面评估进气道的性能表现、稳定性和适应能力等方面的指标。
实验设备搭建需要依据进气道的实际工作场景，通常包括风洞、传感器、数据采集系统和实验模型等。风洞主要用于模拟飞行过程中的气流环境，传感器用于监测进气道的工作状态，数据采集系统用于记录实验数据，实验模型则用于展示进气道的设计效果。
实验流程的制定需要遵循一定的规范和标准，以确保实验结果的准确性和可靠性。通常包括实验前的准备、实验过程的控制以及实验数据的处理等。
然而，高超声速进气道的设计、计算与实验研究仍然存在一些问题和挑战。例如，如何进一步提高进气道的效率、降低成本并缩短研发周期仍需进一步探讨和研究。此外，实验设备和实验方法也需要不断更新和完善，以适应更高速度和更复杂环境下的研究需求。
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高超声速进气道的设计、计算与实验研究
目录
01 高超声速进气道设计的基本原理和方法
03
高超声速进气道的实验研究
02高超声速进气道的计源自机模拟随着航空航天技术的快速发展，高超声速飞行器成为当今研究的热点之一。高超声速进气道作为飞行器的重要部件，对其设计、计算与实验研究显得尤为重要。本次演示将围绕高超声速进气道的设计、计算与实验进行研究，旨在为相关领域提供参考和借鉴。
基于商业软件的二次开发则主要是为了提高进气道的适应性、降低成本以及缩短研发周期。常用的商业软件包括ANSYS、SolidWorks和CATIA等，这些软件可以通过二次开发，实现进气道的参数化设计、结构优化和性能预测等功能。

高超声速飞行器气动布局与操稳特性研究

航空科学技术Aeronautical Science &TechnologyNov.252020Vol.31No.1147-53高超声速飞行器气动布局与操稳特性研究左林玄*，尤明航空工业沈阳飞机设计研究所，辽宁沈阳110035摘要：本文介绍了高超声速飞行器气动布局分类,对钟形体布局、升力体布局、乘波体布局、翼身融合布局进行了分析说明，总结了高超声速飞行器气动布局的发展方向。

从稳定性和操纵性的维度对高超声速飞行器的操稳特性进行了分析，重点分析了在纵向静稳定性、航向静稳定性、副翼操纵效率、方向舵操纵效率等方面，高超声速飞行器区别于传统飞机的特点。

基于高超声速飞行器的操稳特性，给出了高超声速飞行器可行的升降舵、副翼、方向舵的使用策略。

关键词：高超声速飞行器；气动布局；操稳特性；乘波体布局；翼身融合布局中图分类号：V221.3文献标识码：A DOI ：10.19452/j.issn1007-5453.2020.11.006高超声速飞行器是指飞行高度在20~100km 之间，速度超过马赫数5的快速新型飞行器[1]，高超声速飞行技术是继发明飞机实现飞行、突破声障实现超声速飞行后，航空航天史上又一项具有划时代意义的新技术。

高超声速飞行器既包含以吸气式发动机为动力的飞行器，也包含无动力或采用其他推进方式的可重复使用运载器、再入飞行器等。

高超声速技术涉及总体、气动、推进、结构、材料、热防护、控制等众多学科，对科技和工业的发展具有极大的带动作用。

因此，世界各军事强国积极探索高超声速技术，按照近期目标为高超声速巡航导弹、中期目标为高超声速飞机、远期目标为空天飞机持续开展相关技术研究，包括美国的Hyper -X 计划、HyFly 计划、HyTech 计划等，俄罗斯的“冷”计划、“鹰”计划等，法国的组合吸气式发动机计划（JAPHAR ），英国的“云霄塔”等[2-6]。

本文从高超声速飞行器气动布局与操稳特性角度出发，对典型的高超声速飞行器气动布局进行分析，并分别从稳定性、操纵性、机动性等方面对高超声速飞行器的操稳特性进行分析与评估。

高超声速一体化飞行器冷流状态气动特性研究

高超声速一体化飞行器冷流状态气动特性研究金亮;柳军;罗世彬;王振国【摘要】采用数值模拟和风洞实验方法.对高超声速一体化飞行器缩比模型在发动机关闭以及发动机通流状态下的气动特性进行研究.实验中采用彩色纹影系统对缩比模型飞行器的超声速流场进行显示,并通过六分量应力天平测得了全机的升力、阻力和俯仰力矩,数值模拟气动力系数以及流场特征与实验结果吻合较好,同时分析了飞行器保持静稳定状态下的质心选择范围.结果表明进气道开启之后飞行器升力阻力以及抬头力矩显著下降,但此飞行器配平迎角仍较大.该实验结果验证了数值方法的可靠性并为飞行器构型设计提供了参考数据.【期刊名称】《实验流体力学》【年(卷),期】2010(024)001【总页数】4页(P42-45)【关键词】高超声速;气动性能;实验数据;数值分析【作者】金亮;柳军;罗世彬;王振国【作者单位】国防科技大学航天与材料工程学院,湖南长沙410073;国防科技大学航天与材料工程学院,湖南长沙410073;国防科技大学航天与材料工程学院,湖南长沙410073;国防科技大学航天与材料工程学院,湖南长沙410073【正文语种】中文【中图分类】V435.120 引言高超声速吸气式飞行器只能在高马赫数下工作,因此需要依靠助推火箭加速到工作马赫数。

在助推火箭工作过程中,往往需要将进气道入口关闭。

当达到工作马赫数后,助推火箭与飞行器分离,飞行器进气道开启,发动机内部流场开始建立。

当发动机流场稳定之后,发动机喷燃料、点火,飞行器开始自主飞行。

从助推火箭分离到发动机点火的短时间内,飞行器经历三种工作状态：发动机关闭、发动机通流和发动机点火。

在三种工作状态转变过程中,飞行器所受的合力与合力矩变化较大,并且由于在高超声速飞行条件下气动控制面效率较低,需要飞行器具有较好的飞行稳定性,因此研究发动机工作状态转变过程中的飞行可控性能对于高超声速飞行器一体化构型设计具有重要意义。

随着超燃冲压发动机技术的发展,国内[1-4]对高超声速一体化飞行器构型设计开展了较多的研究工作。

高超声速飞行器气动热环境与防护研究

高超声速飞行器气动热环境与防护研究高超声速飞行器是一种飞行速度超过5马赫（约6147 km/h）的飞行器，其在大气层中会面临极端的气动热环境。

由于高速飞行时会产生大量热能，高超声速飞行器需要在高温、高速飞行环境下保持稳定性以及飞行器结构的完整性。

高超声速飞行器的气动热环境主要包括两个方面：气动力和热环境。

在高速飞行过程中，气体会因空气动力学效应产生巨大的气动力，而高速飞行所产生的气动力会给飞行器结构带来巨大的振动和应力。

同时，由于高超声速飞行器在高速飞行过程中会面临高温环境，飞行器表面温度会升高，导致飞行器结构的热胀冷缩问题，从而对飞行器的结构完整性和飞行性能产生不利影响。

为了研究高超声速飞行器的气动热环境和制定相应的防护措施，科学家们进行了大量的实验和数值模拟。

通过实验方法，可以测量飞行器模型在高超声速飞行时所受到的气动力和热负荷，了解其荷载特征和分布情况。

同时，实验还可以通过测量飞行器表面的温度分布，了解其热胀冷缩情况，验证数值模拟结果的准确性。

在数值模拟方面，研究人员通常使用计算流体力学（CFD）方法来模拟高超声速飞行器的气动热环境。

CFD方法可以通过数值计算飞行器周围流场中的气动力和热传输过程，得到飞行器表面的温度分布和流场压力分布等关键参数。

通过数值模拟可以快速获得大量的数据，加深对高超声速飞行器气动热环境特性的理解，并为制定相应的防护措施提供支持。

基于对高超声速飞行器气动热环境的研究，科学家们提出了一系列的防护措施，以确保飞行器在高速飞行过程中的安全性和稳定性。

其中包括以下几个方面：首先，飞行器的结构设计必须能够承受高速飞行带来的巨大气动力。

科学家们通过优化飞行器的外形和减小飞行器的质量，降低飞行器受到的气动力，从而减小飞行器的振动和应力。

此外，还可以采用结构材料的高温耐受性更高的材料，提高飞行器的整体热稳定性。

其次，通过对飞行器进行热防护，降低其表面温度。

研究人员提出了多种热防护材料，例如陶瓷材料、热隔离涂层等，可以有效地减少表面温度的升高，减轻飞行器的热胀冷缩问题。

吸气式高超声速飞行器机体推进控制一体化建模方法研究

关键词：一体化建模；参数化外形；气动力工程预估；超燃冲压发动机；弹性体运动方程中图分类号：Ｖ７．２１９文献标识码：Ａ文章编号：１０ —３８２１）９１８ —０００１２（０２０－１５１
Ｄ：０３７／．ｓ．００１２．０２０．０ｏＩ１．８３ｊｉｎ１０・３８２１．９０１ｓ
ＲｅｅｒｈｏｏｌｎｅｈｄＢａｅｎＩｔｇａｅｅｉｎｓａｃｆＭｄｅｉｇＭｔｏｓｄｏｎｅｒｔｄＤｓｇ
ｆｒＡｉｆａｅＰｒｐｕｓｏＣｏｔｏｆＡＨＶｏｒｒｍ－ｏｌｉｎ－ｎｒｌｏ
ｅｇｎｓｍｏｅｅａｅｎｉｔｇａｅｅｉ．Ｆｎｌ，ｔｅｍｏｉｎｅｕｔｎｆｔｅｆｘｂｅｖｈｃｅａｅｄｒｅｓｎｎｉｅｉｄｌｄｂｓｄｏｎｅｒｔｄｄｓｇｎｉａｙｈｔｑａｉｓｏｈｅｉｌｅｉｌｙｅｖｄｕｉｇｌｏｏｌｉＬｇａｇ ’ ｑａｉｎ．ＴｅｍｏｅｉｇｍｅｈｄｉｖｒｆｄｂｉｌｔｎａｄｉａｆａｉｌｎｅｉｂｅｍｅｈｄｆｒｈｐｍｏｉａｒｎｅＳＥｕｔｓｈｄｌｔｏｓｅｉｅｙｓｍｕａｉｎｓｅｓｂｅａｄｒｌｌｔｏｙｅｎｃｏｎｉｏａｏａｒｂｅｔｉｇｖｈｃｅｉｔｇａｅｅｉｎｉ— ｒａｈｎｅｉｌｎｅｒｔｄｄｓｇ．ＫｅｒｓＩｔｇａｅｅｉｎｙｗｏｄ：ｎｅｒｔｄｄｓｇｍｏｅｉｇＰｒｍｅｒｃｎｉｕａｉｎ；Ａｅｏｙａｃｏｃｅｇｎｅｉｇａｃｌｔｎ；ｄｌｎ；ａａｔｃｏｇｒｔｉｆｏｒｄｎｍｉｆｒｅｎｉｅｒｃｕａｉｎｌｏ

基于自抗扰控制技术的高超声速飞行器控制研究

基于自抗扰控制技术的高超声速飞行器控制研究基于自抗扰控制技术的高超声速飞行器控制研究近年来，高超声速飞行器在航空航天领域引起了广泛的关注。

高超声速飞行器的出现不仅极大地推动了航空技术的发展，也对飞行器控制技术提出了更高的要求。

由于高超声速飞行器的特殊工况，传统的控制方法已经无法满足需求，因此，研究基于自抗扰控制技术的高超声速飞行器控制成为了一个重要课题。

高超声速飞行器控制涉及到多个方面的问题，如姿态控制、飞行路径跟踪和飞行稳定性等。

其中，姿态控制是高超声速飞行器控制中最为关键的一环。

由于高超声速飞行器的高速飞行特性，其姿态变化剧烈，传统的姿态控制方法已经无法满足需求。

因此，基于自抗扰控制技术的姿态控制成为了高超声速飞行器控制的研究热点。

基于自抗扰控制技术的姿态控制，主要通过引入扰动观测器和控制器来实现。

扰动观测器可以对外部扰动进行估计和补偿，从而使系统具备更好的抗干扰能力。

控制器通过根据扰动观测器的估计结果进行修正，实现对飞行器姿态的精确控制。

通过引入自抗扰控制技术，可以提高姿态控制系统的鲁棒性和稳定性。

在高超声速飞行器的控制研究中，利用自抗扰控制技术能够解决多种问题。

首先，由于高超声速飞行器飞行速度较快，飞行器表面会受到强烈的气动力和热载荷的影响，这些扰动会对姿态控制系统产生较大的影响。

利用自抗扰控制技术，可以精确估计和补偿这些扰动，使飞行器姿态控制系统具备更好的鲁棒性。

其次，高超声速飞行器由于飞行速度较快，对操纵输入的敏感性较高。

传统的姿态控制方法很难应对高超声速飞行器在不同工况下对操纵输入的高要求。

利用自抗扰控制技术，可以通过引入控制器来修正操纵输入，以实现高超声速飞行器在不同工况下的精确控制。

最后，高超声速飞行器的飞行特性非常复杂，例如激波和边界层的相互作用以及失稳现象等。

传统的控制方法很难满足高超声速飞行器对飞行稳定性的要求。

利用自抗扰控制技术，可以实现对飞行器飞行稳定性的优化。

综上所述，基于自抗扰控制技术的高超声速飞行器控制研究具有重要的实际意义。

吸气式高超声速飞行器多学科优化设计研究

关键词：学科优化；多吸气式高超声速飞行器；传算法遗
中图分类号：Ｊ６．＋Ｔ７５４３文献标识码：Ａ
ＭｕｌｉｉｃｐｌｒｓｇｔｍｉａｉｎＳｔｙｏｒｒａｈｎｔｄｓｉｉｙＤｅｉｎＯｐｉｚｔｏｕｄｆＡｉ－ｂｅｔｉｇｎａＨｙｅｓｎｃＶｅｃｅＣｏｅｔＤｅｉｎｐｒｏｉｈｉｌｎｃｐｓｇ
的协同机制来设计复杂系统和子系统的方法，调设计中多强
２ＭＤＯ方法
在高超声速飞行器的概念设计过程中，涉及多个学会科，需要综合考虑、分析多种学科设计需求。ＭＤＯ方法正是
一
收稿日期：０９１ — ７修回日期：０００ — ３２０ — ２１２１ — ２１
空气动力学模型、行器推进系统模型、行器质量模型。飞飞
摘要：冲压发动机推进特性问题的研究中，在高超声速飞行器是一种多学科强耦合的先进飞行器，统的设计方法一般只考传虑某一个性能和学科，成设计性能不理想，多学科优化设计（Ｏ）够探索和充分利用工程系统中的协同机制来实现造而ＭＤ能复杂飞行器的设计。为优化推进技术，善设计，高航程，多学科优化设计方法对高超声速飞行器进行了优化设计。建完提用

吸气式高超声速飞行器空气动力学

吸气式高超声速飞行器空气动力学
吸气式高超声速飞行器是一种最新的空气动力学技术，能够在高超声速速度下飞行，并具有出色的机动性能和抗干扰能力。

该飞行器的设计原理是利用前冲波将空气集中到引擎前端，然后通过进气道将空气引入发动机中，使燃烧更加充分，从而提高飞行器的速度和效率。

在飞行过程中，吸气式高超声速飞行器会面临严峻的空气动力学挑战，如飞行中的气动加热、气动力失稳和气动噪声等问题。

因此，设计师们需要采用多种空气动力学策略来解决这些问题，如采用热防护材料、优化机翼形状和增加控制表面等。

此外，吸气式高超声速飞行器的研究还面临着技术上的挑战，如发动机设计、材料选择和控制系统开发等方面。

因此，需要进行更深入的研究和开发，以推动这一领域的发展和应用。

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ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ｓｔｅｅａｅｍｎｔｓｃｕｌｇｃａａｔｓｃｅｅｎｆｅｇｎｒｍｅ，ｈｈｉｅｉｂｙｈｓＡｈｒｒａｙｉｅｅｏｐｉｈｃｒｔｓｔｅｓｌｅｄｓａｊｗｉｖａｌａｎｎｎｒｅｉｂｗｉｕａａｃｔｃｎｔ
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ｓｆＡｒｂｅｔｉｇｈｐｒｏｉｅｉｌ．ｉｏｉ－ｒａｈｎｙｅｓｎｃｖｈｃｅｓ
ＫＥＷＯＲ：ｉｂｅｔｎｙｅｓｎｅｉｅＤｎｍｃｃｌｕｔｎＡｒａｅ／ｅｇｅｃｍｉａｏ；ｎｅｅｅｃＹＤＳＡｒｒａｉｇｈｐｒｏｉｖｈｃ；ｙａｉａｌｉ；ｉｒｍ－ｈｃｌｃａｏｆｎｎｏｂｎｔｎＩｔｒｎｅｉｉｆｒ
ｔａｒｏｔｅｐｒｓａｃｎａｒｄｎｍｃｃｕｌｇｉｔｅｅｃｆｃｓｂｔｅｎｆｓｌｇｄｓｒｊｔｉｔｆｉｔｃｒｕｅｅｅｈｏｅｏｙａｉｏｐｉｅｒｎｅｅｅｔｅｅｕｅｅａｃａｅ．Ｆｒｌａｏｙｄｒｎｎｒｆｆｗａｎｍｓｏ
第２卷第７８期
文章编号：０６９４（０１０ — １２０１０～３８２１）７０１ — ３
计
算
机仿
真
２１年７０１月
吸气式高超声速飞行器气动耦合干扰效应研究
欧岳峰，方群，王乐
（西北工业大学航天学院，陕西西安７０７）１０２摘要：究飞行器与冲压发动机耦合干扰效率优化问题，研由于吸气式高超声速飞行器机身与冲压发动机之间存在高度耦合，针对耦合效应不可避免对飞行器稳定性产生影响，为提高控制系统性能，提出飞行器机身与发动机之间的耦合干扰效应问题展开深入研究。在高超声速飞行器各部件无粘气动特性的基础上，采用尾气羽流分析模型研究机身与冲压发动机耦合干扰效应，并基于飞行器几何参数化模型进行仿真。结果表明分析模型能较精确地快速反应机身与冲压发动机之间耦合干扰
效应，为吸气式高超声速飞行器机身／发动机一体化设计和控制系统优化设计及其动力学特性研究分析提供依据。
关键词：吸气式高超声速飞行器；气动力计算；机身／发动机组合；干扰效应
中图分类号：４７．ＶｏｉｈｃｅＡｅｏｙａｉｒＢｒａｈｎｇＨｙｅｓｎｃＶｅｉｌｒｄｎｍｃ
ｌ，ｉｖｓｉｅｙａｃｃａｃｅｔｓｃｕａｏｆｖｒｓｃｍｐｎｎｓｆｈｐｒｎｃｖｈｃｅｉｏｄｃｅ，ａａｌｎｉｃｄａｒｄｎｍｉｈａｔｒｓｃａｃｌｔｎｏａｉｕｏｏｅｔｏｙｅｏｉｅｉｌｓｃｎｕｔｄｎｄｏｒｉｉｌｉｏｓ