高超声速咽式进气道起动特性研究

为了研究高超声速咽式进气道在非设计迎角以及低马赫数下的起动性能,利用流线追踪生成了设计马赫数Ma=7,具有8-7无粘基本流场(即俯仰平面内的斜激波由和自由来流呈8°夹角的斜压缩面产生;偏航平面内的斜激波由和自由来流呈7°夹角的斜压缩面产生)的咽式进气道,并对边界层修正前后的两种咽式进气道进行了数值模拟和高超声速风洞实验。实验观测和记录了各个来流条件下进气道模型唇口的激波系结构,测量了沿进气道模型上下壁面中心线从气流进口到出口的沿程静压分布。结果表明:迎角的增大和来流马赫数的减小都会对进气道的起动性能造成不利的影响,通过对咽式进气道进行边界层修正,可以提高进气道的总压恢复系数,减小内收缩比,从而扩宽进气道起动的马赫数以及迎角范围,对进气道设计有着积极的作用。

咽式进气道/等直隔离段的反压特性

对带等直隔离段的咽式进气道进行Ma 5飞行条件下流场的数值模拟,对比起动状态反压对内部复杂的流场结构及性能参数的影响,分析高反压引起的进气道不起动现象与机理.研究表明,起动状态下隔离段中激波串主要在俯仰方向上发展且不对称性明显,激波串出现初期进气道/隔离段的性能参数变化最快,超声速主流受到附面层挤压偏向隔离段底部和中心轴线的偏航两侧.高反压引起咽式进气道不起动后,分离结构被限制在俯仰压缩段,流量损失主要发生在侧向唇口,偏航压缩段内均为亚声速、高温高压气流.由于高内收缩比和几何构型影响,仅采用降低反压的方式难以实现再起动.

类咽式进气道与典型侧压式进气道性能对比研究

针对火箭基组合循环发动机(Rocket Based Combined Cycle,RBCC)对进气道的大空域、宽速域、高性能设计需求,在相同约束条件下设计了矩形截面类咽式进气道和典型侧压式进气道,采用数值仿真的方法对两种进气道的流动特征、速度特性、攻角特性和阻力特性进行了对比研究。结果表明两种进气道内均存在扫掠激波-边界层相互干扰,类咽式进气道流场特征呈现出左右结构而侧压式进气道为上下结构;在不同来流条件下,类咽式进气道在流量捕获能力和降低溢流阻力上均有明显优势。可为宽范围高性能进气道的设计提供一定参考。

咽式进气道设计工况下性能初步分析

介绍了三维内收缩高超声速咽式进气道的设计方法,开发了相应的设计程序.在高度为30km,设计马赫数为5和攻角为0°工况下进行设计,使用CFD模拟技术,对设计方法和程序进行了验证.最后采用设计程序,考虑咽式进气道的设计参数,即流线追踪出口形状、基准流场压缩角和设计马赫数等,对比分析了其对咽式进气道设计工况下几何与气动性能的影响.结果表明：矩形出口宽高比接近2时,总长、润周面积等几何性能相比较小宽高比时更好.初步设计可以将压缩角配置在8°~12°范围内,且后压缩角小于前压缩角.