超声速飞行器声爆/气动力综合设计技术研究

低声爆气动外形设计是超声速民机研发的一项关键技术。基于笛卡尔无黏求解器进行了典型民机构型的低声爆设计选型,主要研究了机身轴线弯曲度、机翼平面形状、机身截面积特征等因素对近场过压分布的影响,最终选型出一种超声速飞机气动布局。在此气动布局基础之上,结合自主研发的流场/声爆耦合伴随优化设计软件AMDEsign,在指定的低噪声水平声爆信号的条件下,通过对远场声爆信号进行高效反设计,实现了超声速低声爆气动外形的大规模设计变量数值优化,感觉噪声级大幅度降低,分析了外形变化对声爆抑制作用以及近场波系形态,同时也验证了综合设计技术的有效性。

动力效应对超声速飞行器声爆特性影响研究

针对超声速声爆客机构型,本文研究了机体/短舱/尾喷流耦合效应对远场声爆特性的影响,通过对通流短舱、喷流短舱和进排气短舱三种状态的三维流场数值模拟,获得了不同发动机模拟形式所产生短舱-机身耦合干扰结果,研究了安装效应对超声速客机气动特性和远场声爆特性的影响规律。结果表明,发动机进排气效应对机身部件的干扰主要由发动机进气道激波对机翼的影响和尾喷流对机身后体、尾翼的干扰引起,采用堵锥喷流模拟短舱会改变第二道激波的强度和波系结构,减小近场过压幅值,从而使远场声爆信号偏低。研究工作能够为后续的超声速低声爆动力效应影响试验提供技术支撑。