摘要：为提高高超声速飞行器设计的水平,提出一种结合优化设计和灵敏度分析的新设计策略,并将其应用于高超声速乘波飞行器的二维一体化构型的设计。结合实验设计方法、响应面技术和遗传算法构建了一套改进的优化方法,结合设计参数取值域、正交设计和方差分析发展了一种灵敏度分析方法。在优化设计过程中,通过参数化建模、网格自动生成和CFD求解,应用改进的优化方法对飞行器进行了多点多目标设计,得到了Pareto最优前沿面和优化推荐构型。针对推荐构型,应用灵敏度分析方法进行了非设计状态的性能分析,并基于灵敏度分析结果对推荐构型进行了修形设计。

摘要：乘波飞行器在低马赫数飞行状态下的气动性能是近空间飞行器设计和研究人员关心的问题之一。本文以M=3,设计飞行高度H=15 km为设计点,最大升阻比为优化目标,并通过满足一定的有效载荷容积,气动热防护和气动操纵的要求进行了工程化设计后得到的锥导乘波体为研究对象,借助数值模拟和风洞实验技术相结合的研究手段对乘波飞行器在跨声速和超声速飞行阶段的气动性能进行了探讨。研究结果表明,乘波飞行器在该飞行阶段的气动性能与前缘所处的气动状态密切相关。

摘要：为进一步认识吻切锥变马赫数乘波飞行器(Osculating Cone Variable Mach number WaveRider,OCVMWR)设计方法、拓展乘波飞行器在空天飞机等可重复使用飞行器设计领域的实用性,利用数值仿真方法对比了设计马赫数离散方法对吻切锥变马赫数乘波飞行器几何构型和气动性能的影响。为确保开展的研究具有代表性,从函数的(非)线性、单调性和凹凸性3个方面出发,选取了线性递减函数、正弦函数、余弦函数、1-正弦函数和1-余弦函数作为给定设计马赫数区间的离散方法。研究结果表明,设计马赫数离散方法的不同特性均对OCVMWR的几何构型和气动性能产生了不同程度上的影响;其中,单调性的影响最大。具体来说,离散方法具有单调递增性质的OCVMWR构型比具有单调递减性质的OCVMWR构型在构型中间处更长、更厚一些,而在构型边缘处则更窄一些;同时,其升阻比更低。

摘要：乘波飞行器以高升阻比以及高度一体化性能成为国内外高超声速临近空间飞行器研究的热点。介绍了乘波飞行器气动优化设计的发展现状,重点分析了机体/推进一体化设计、增升减阻降热设计和优化设计方法的关键技术,提出了乘波飞行器气动优化设计的一种思路,并对未来进一步的研究进行了展望。

摘要：高超声速飞行中,随着马赫数的升高,波阻和摩阻增加,就会形成升阻比“屏障”,而乘波飞行器构型是克服这一升阻比屏障的有效方法.本文提出了一种变楔角楔/椭圆锥乘波体构型方法,并基于前体/进气道一体化设计思想,生成了高超声速乘波飞行器构型.经数值计算与实验验证,与传统锥形流场生成的乘波体相比,该方法生成的乘波体不仪具有高升阻比,而且能为发动机提供所需的高温高压均匀来流.

摘要：在传统布局外形设计参数的基础上,提出用广义参数对乘波飞行器概念外形进行前体/进气道-后体/喷管一体化设计。对所设计的三种外形方案,计算了设计点和非设计点的气动性能,并对影响性能的因素进行了讨论。计算结果表明,采用广义参数设计乘波飞行器概念外形是可行的。

摘要：乘波飞行器运动过程中的非定常气动特性是高超声速飞行中的重要物理问题之一。采用数值模拟方法模拟了乘波飞行器在固定迎角下绕其对称轴强迫滚转运动这一过程。比较了在不同频率和滚转角下乘波飞行器的气动特性。计算格式采用AUSM类格式中最新的AUSM+-up格式。计算结果表明:AUSM+-up能很好地模拟飞行器滚转运动这一非定常过程;滚转运动时,所设计的乘波飞行器能使高压气体很好地附着在乘波飞行器下表面从而使其具有较好的气动特性;当频率较大时,乘波飞行器由于角速度的诱导作用会导致升力出现迟滞现象;做滚转运动时,滚转力矩小于零,产生正阻尼,乘波飞行器不会产生"摇滚"运动。

摘要：基于飞行器外形参数化设计,通过分析乘波构型外形设计参数,结合飞行器前体/进气道一后体/喷管一体化设计思想,进行了乘波机的概念设计研究。在性能计算中,对生成的乘波飞行器进行了设计点和非设计点包括升力、粘性阻力、波阻和升阻比、容积效率等各主要性能指标在内的性能计算。通过性能验算初步论证了本文进行的乘波飞行器外形参数化设计方案是可行的,所提出的参数化体系可以进一步为优化设计工作所利用。

摘要：高超声速滑翔飞行器在高空、高马赫数飞行时所面临的多物理效应对其气动性能会产生较大的影响。本文利用锥导乘波体进行工程化设计,生成了一种高超声速远程滑翔乘波飞行器,采用计算流体动力学(CFD)方法数值模拟了该飞行器在高空、高马赫数飞行状态下的流动,分析了高空多物理效应(主要关注粘性干扰效应和真实气体效应)对飞行器气动性能的影响,并通过比较分析得到了不同气动力系数对不同物理效应的敏感程度,可以为高超声速滑翔飞行器的设计及气动性能评估提供参考。

摘要：乘波构形的特点是高升阻比,下表面上的流动是均匀的,因此是推进系统/机身一体化设计的理想候选构形。乘波飞行器是源于乘波构形的高超音速飞行器,利用了乘波构形的高升阻比,并可为吸气发动机提供已知的均匀流场。本文比较全面地总结了乘波构形的生成方法和乘波飞行器的设计方法,介绍了乘波构形的优化方法及影响因素,给出了优化的乘波构形,并介绍了乘波飞行器的研究进展,提出了今后的研究重点。