高超声速飞行器上升段边界层转捩的参数影响分析

边界层转捩是高超声速飞行器设计中需要考虑的重要问题。在飞行器上升段,Mach数和飞行高度同时增加,两者共同影响转捩发生的位置。以平板边界层为研究对象,采用线性稳定性理论和e N方法,研究了高超声速飞行器上升段(Mach数4~6、飞行高度14~25 km)Mach数和飞行高度对边界层稳定性和转捩的影响规律。研究结果表明,边界层中起主导作用的第2模态不稳定波随着Mach数增加更不稳定,而随着飞行高度增加反而更稳定。进一步分析了HIFiRE-1上升阶段典型弹道点上边界层的稳定性,发现在Mach数和飞行高度的共同作用下,第2模态的增长率在上升段先增大后减小,转捩位置也相应地呈现出先前移再推后的非单调现象。