高超声速风洞马赫数4.5喷管气动设计和数值验证

常规跨超声速风洞进行马赫数4.5试验时,常常伴有空气液化现象,造成试验数据可信度低,在高超声速风洞研制马赫数4.5喷管,具有对气流加热的能力,可以提供更加准确的试验数据。目前国内0.5 m量级高超声速风洞还不具备马赫数4.5的试验能力。通过无黏流计算方法计算轴对称喷管型面,并采用Sivells-Payne方法进行附面层修正,然后进行数值验证,证明了计算出的型面满足国军标对马赫数的设计要求,可以投入加工生产。

乘子罚函数法在航天飞机机翼外形优化设计中的应用

本文采用乘子罚函数法,在满足高超声速配平和低亚声速进场着陆的要求以及几何约束条件下,寻求在不同重心位置时使航天飞机机翼质量极小的气动外形。计算结果表明,航天飞机机翼外形优化设计具有重要意义。

高超声速风洞流场总温测量装置研制

总温测量装置用于高超声速风洞流场的温度校测,为克服原有装置响应慢、密封性能差的缺点,研制了新的总温测量装置。本文提出了装置的总体设计思路,对装置的结构形式、热电偶选型、屏蔽罩等进行了详细设计,对关键技术难点采取了解决措施。装配完成后测试了装置的密封性能和时间常数,对装置校准的不确定度进行了计算,测试结果满足指标要求。目前该装置已成功应用于风洞试验中,经过了所有典型试验状态的考验,完全能满足风洞使用要求。由此证明了新装置设计中所采用的小直径偶丝配合屏蔽罩的方式以及一体化加工等特殊工艺方案对于克服原有装置存在的缺点是完全合理可行的。

高超声速二维前体进气道一体化优化设计研究

在飞行器前体进气道的一体化优化设计中,最大总压恢复系数是一个必须考虑的参数。本文从二维高超声速进气道的最大总压恢复系数入手,通过理论分析给出了高超声速飞行器从2波系到6波系的二维高超声速飞行器前体进气道的一体化优化设计计算模型。采用拉格朗日乘子法和序列二次规划法(SQP)分别计算了进气道内一道内激波和两道内激波时的情况,给出了进气道的最大总压恢复系数、进气道内马赫数、激波偏转角和激波强度随来流马赫数的变化关系。比较两种方法的计算结果可知采用的计算方法是合理的。