超声速双翼机——一种可能的低声爆构型

超声速双翼机的概念由德国空气动力学家阿道夫·布兹曼于1935年提出。近年来,面对超声速运输机低声爆、低超声速巡航阻力的需求,超声速双翼机重新进入了航空科学家的视野。本文概述了典型超声速双翼机的工作机理,介绍了超声速双翼机应用所面对的基本问题——非设计点特性、三维问题等的研究进展。最后对超声速双翼机下一步需要重点研究的问题及其应用前景进行了展望。

考虑不确定性的超声速双翼气动特性分析

超声速双翼是一种利用激波和膨胀波相互干涉以消除激波阻力的构型。然而,双翼属于单一工作状态设计,为了衡量双翼在设计点附近的稳健性,采用非嵌入式概率配置点不确定性分析方法及Sobol全局灵敏度分析方法,研究双翼在典型工况条件下不确定性扰动对气动特性波动的影响情况。分析了在马赫数和迎角满足特定正态分布的随机扰动下,双翼表面、全流场压强的分布和气动力系数。不确定性分析结果表明,下单翼翼型最大厚度区域的压力脉动是造成气动特性波动的主要原因。灵敏度分析结果表明,马赫数是对双翼气动性能影响最大的因素。

基于超声速有益干扰原理的气动构型概念综述

超声速有益干扰气动设计概念于20世纪30年代提出,其基本思想是利用飞行器部件间的波系干扰获得诸如增升或减阻等性能收益。此概念在20世纪50~60年代得到了大量探索并部分实现了工程应用,在20世纪70年代至世纪末陷入沉寂。近年来,随着超声速运输机和高超声速飞行器技术的复兴,超声速有益干扰概念重新得到重视并有望得到工程应用。本文梳理了超声速有益干扰气动设计概念的发展历史,总结了应用超声速有益干扰原理的典型构型,如超声速双翼机、Flat-top构型、环翼和半环翼构型、伞翼构型、高压捕获翼构型等,并对典型构型的基本原理和气动特点进行了分析。对超声速有益干扰设计概念的未来进行了展望,概述了亟待研究的相关问题。