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考虑配平特性的超声速客机低声爆气动布局优化研究
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作者 郝璇 张青青 +1 位作者 苏诚 刘芳 《航空工程进展》 CSCD 2024年第1期38-50,共13页
降低声爆水平是下一代超声速运输机研制需要解决的关键问题之一。低声爆优化通常使飞行器布局向着机翼后掠角增大、机翼沿机身方向分布范围增大的趋势发展,给飞行器的配平和低速特性带来不利影响。以某超声速客机基本构型为研究对象,建... 降低声爆水平是下一代超声速运输机研制需要解决的关键问题之一。低声爆优化通常使飞行器布局向着机翼后掠角增大、机翼沿机身方向分布范围增大的趋势发展,给飞行器的配平和低速特性带来不利影响。以某超声速客机基本构型为研究对象,建立基于类别/形状函数的翼身组合体参数化建模方法;基于超声速线化理论分析外形几何参数对声爆水平的影响。在此基础上,分别针对机身轮廓、机翼平面形状以及扭转角分布对该构型进行低声爆优化和俯仰力矩特性优化,并采用CFD方法对优化结果进行校核。结果表明:与基准构型相比,在不显著增加俯仰力矩的基础上,优化构型的阻力降低了19 cts,近场过压显著降低,地面声爆响度降低5.1 PLdB。 展开更多
关键词 低声爆优化 超声速客机 超声速线化理论 几何参数化 配平特性 计算流体力学
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京港高铁万安隧道音爆现象分析及缓解措施研究
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作者 马伟斌 温国春 +4 位作者 朱华中 韩嘉强 王辰 田经纬 程爱君 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第7期1431-1439,共9页
列车运营速度不断提高容易引发高速铁路长大隧道音爆现象,对洞口声环境及行车秩序造成负面影响,而音爆发生机制及相关空气动力学指标特性尚不明确。基于京港高铁万安隧道实车试验,从音爆产生机制和原因、音爆声波频域特性、压力梯度与... 列车运营速度不断提高容易引发高速铁路长大隧道音爆现象,对洞口声环境及行车秩序造成负面影响,而音爆发生机制及相关空气动力学指标特性尚不明确。基于京港高铁万安隧道实车试验,从音爆产生机制和原因、音爆声波频域特性、压力梯度与微气压波规律展开分析,并结合三维精细化数值仿真增补实车测试工况,针对测试隧道探究不同缓解措施的气动缓解效果。结果表明:1)压缩波在无砟轨道隧道内传播过程中,在非线性效应作用下发生激化,由此诱发了音爆的发生。2)音爆发生时,隧道洞外和洞内的音爆噪声中0~20 Hz的低频段占主要部分。3)列车时速低于300 km时,压缩波在隧道内激化较弱,隧道洞口未出现音爆噪声;当列车时速达到300 km时,压缩波在隧道内激化显著,洞口微气压波幅值较时速250 km时增长近5.5倍,洞口能够监测到明显的音爆噪声。4)对于测试隧道,3种缓冲结构型式缓解措施对于微气压波的缓解效果排序为进、出口同时增设动力学开孔<出口增设动力学开孔<开启3处斜井。 展开更多
关键词 高速铁路隧道 空气动力学效应 实车测试 压力波 音爆
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低声爆超声速飞机气动布局技术研究进展
3
作者 苏冯念 钟萍 +3 位作者 曾慧 罗月培 陈喜兰 郭楚微 《航空工程进展》 CSCD 2023年第4期18-30,共13页
超声速飞机气动布局对声爆强度具有重要影响,而低声爆气动布局是新一代超声速民用飞机的关键,因此低声爆气动布局得到了广泛研究。本文在系统调研声爆抑制技术的基础上,介绍了国外降低超声速飞机声爆的六种主要气动方法,包括优化飞机体... 超声速飞机气动布局对声爆强度具有重要影响,而低声爆气动布局是新一代超声速民用飞机的关键,因此低声爆气动布局得到了广泛研究。本文在系统调研声爆抑制技术的基础上,介绍了国外降低超声速飞机声爆的六种主要气动方法,包括优化飞机体积与升力分布,改变机翼掠角,利用机翼上反角,采用长细机身,采用抑波锥,机翼上方安装发动机;总结并分析了低声爆超声速飞机的四种主要气动布局形式,根据当前低声爆超声速飞机布局形式得出三角翼布局是下一代环保型超声速客机的主要气动布局形式;展望了低声爆超声速飞机气动布局技术的未来发展趋势。 展开更多
关键词 超声速飞机 低声爆 气动布局 声爆抑制技术
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基于自适应稀疏多项式混沌的流场/声爆多源不确定量化技术研究 被引量:2
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作者 赵欢 黄宇君 邢浩楠 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2027-2042,共16页
考虑不确定性的飞行器流场/声爆多学科不确定量化和稳健优化设计技术已经成为满足未来环保型超音速民机设计要求最有希望的途径之一.然而传统的飞行器气动不确定量化方法花费巨大,适用范围窄,并遭遇了严重的维数灾难难题,难以满足复杂流... 考虑不确定性的飞行器流场/声爆多学科不确定量化和稳健优化设计技术已经成为满足未来环保型超音速民机设计要求最有希望的途径之一.然而传统的飞行器气动不确定量化方法花费巨大,适用范围窄,并遭遇了严重的维数灾难难题,难以满足复杂流场/声爆多源不确定性量化需求.针对这一难题,文章改进了前期提出的自适应前向−后向选择(AFBS)算法,提出了一种基于全自适应前向−后向选择(FAFBS)的高效稀疏多项式混沌(PC)重构方法.该方法相对于经典的前向选择算法——最小角回归(LAR)和正交匹配追踪(OMP)以及全PC方法,其充分结合了前向选择和后向消除算法的优势,全自适应地选择对近似问题最优的PC项,并剔除掉不重要的PC项,从而避免了拟合噪声的产生,显著加强了PC重构的稀疏性和拟合过程的可靠性.文章使用两个典型复杂应用对该方法的有效性和稳定性进行了全面验证,包括考虑温度、湿度、飞行高度和马赫数不确定的经典音爆多源不确定量化,以及考虑加工误差和飞行状态参数不确定的跨音速翼型复杂流场不确定量化等.结果均显示,基于FAFBS的PC方法获得了最快的误差收敛率以及最小的近似误差,基于LAR的PC方法的收敛率显著慢于基于FAFBS的PC方法,而原始的全PC方法收敛最慢.并相对于直接使用蒙特卡罗模拟方法进行不确定分析,使用基于FAFBS的PC方法在达到相同矩估计准确率时,计算花费减少3个数量级,可完全满足高效飞行器复杂流场/声爆多源不确定量化以及多学科稳健设计需求. 展开更多
关键词 稀疏多项式混沌展开 全自适应前向−后向选择 气动不确定量化 音爆不确定量化 多学科稳健优化设计
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多保真度的混合低声爆优化设计方法研究
5
作者 刘峰博 郝海兵 +1 位作者 李典 梁益华 《航空计算技术》 2023年第1期48-52,共5页
超声速民用客机低声爆的设计需求不断牵引着低声爆优化设计方法的发展。目前基于伴随理论发展的设计方法由于具备高效高精度的特点已被广泛应用于常规飞行器的精细化设计中,但该方法推广应用到声爆反设计中时遇到近场目标过压信号难以... 超声速民用客机低声爆的设计需求不断牵引着低声爆优化设计方法的发展。目前基于伴随理论发展的设计方法由于具备高效高精度的特点已被广泛应用于常规飞行器的精细化设计中,但该方法推广应用到声爆反设计中时遇到近场目标过压信号难以设定的难题。为了有效克服该缺点,通过引入基于Seebass-George-Darden(SGD)理论的设计方法,进而发展了一种高低搭配的多保真度低声爆混合优化设计方法。结果表明:在保证容积约束条件下,地面声压级降低3.31PLdB,优化效果明显,多保真度混合低声爆优化设计方法具有良好的应有前景。 展开更多
关键词 超声速客机 声爆 优化设计 混合优化 反设计
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兼顾气动和近场声爆特性的伴随优化
6
作者 刘峰博 郝海兵 +1 位作者 李典 梁益华 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期48-58,I0001,共12页
发展气动/声爆伴随优化设计方法对于研制新一代超声速客机具有重大意义。典型的气动/声爆伴随优化设计方法分为两种:近场信号的伴随优化和远场声爆预测耦合伴随设计优化。将最新发展的基于离散伴随理论的近场声爆信号反设计与气动特性... 发展气动/声爆伴随优化设计方法对于研制新一代超声速客机具有重大意义。典型的气动/声爆伴随优化设计方法分为两种:近场信号的伴随优化和远场声爆预测耦合伴随设计优化。将最新发展的基于离散伴随理论的近场声爆信号反设计与气动特性优化结合,提出兼顾气动和近场声爆特性的伴随优化策略。首先,概述了伴随方程梯度求解和提出的基于信号射线方法的近场过压提取及目标过压装配过程,并验证了优化流程中近场信号及地面波形预测的准确性。其次,针对超声速民机标模,开展了低阻优化、近场低声爆反设计、兼顾气动和近场声爆特性的伴随优化三种策略的对比研究,结果表明兼顾气动和近场声爆特性优化策略的伴随优化在综合提升气动和低声爆特性上表现更优。最后与文献中相同算例的优化结果进行对比分析,进一步证明了该优化策略在超声速民机设计中的应用潜力。 展开更多
关键词 超声速客机 计算流体力学 气动优化 离散伴随方法 声爆优化 反设计
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新一代环保型超声速客机气动相关关键技术与研究进展 被引量:21
7
作者 韩忠华 乔建领 +3 位作者 丁玉临 王刚 宋笔锋 宋文萍 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2019年第4期620-635,共16页
更快的旅行速度是人类永恒的追求。虽然以"协和"号和"图144"为代表的第一代超声速客机商业运营失败,但之后人类从来就没有停止过对新一代更加环保的超声速客机的探索与研究。本文首先梳理总结了其中首要突破的四大... 更快的旅行速度是人类永恒的追求。虽然以"协和"号和"图144"为代表的第一代超声速客机商业运营失败,但之后人类从来就没有停止过对新一代更加环保的超声速客机的探索与研究。本文首先梳理总结了其中首要突破的四大关键技术(声爆预测及其抑制技术、超声速减阻技术、变循环发动机技术、低声爆低阻布局与综合优化设计技术),并对其国内外研究进展情况进行了文献综述,对研究现状进行了分析。其次,介绍了西北工业大学超声速客机研究中心在声爆预测理论与方法、声爆抑制技术、低声爆低阻布局与综合优化技术、超声速层流减阻技术等方面的研究进展。最后,针对发展新一代环保型超声速客机当前急需突破的关键科学与技术问题,探讨了未来需重点研究的方向。 展开更多
关键词 超声速客机 声爆预测 声爆抑制 层流减阻 气动/声爆综合优化设计
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超声速飞行器声爆/气动力综合设计技术研究 被引量:5
8
作者 刘刚 黄江涛 +4 位作者 周铸 陈作斌 高正红 钟世东 肖涵山 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2020年第5期858-865,I0001,共9页
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... 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。 展开更多
关键词 声爆预测 流场/声爆耦合伴随 反设计 等效面积分布 气动布局
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超声速飞行器低声爆气动布局优化设计研究 被引量:10
9
作者 郝璇 苏诚 +1 位作者 刘芳 周家检 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期327-333,共7页
降低声爆噪声水平是未来超声速运输机取得商业成功所必须解决的关键问题之一。针对超声速飞行器声爆噪声预测与控制,建立了基于超声速线化理论及波形参数法的声爆噪声计算方法,与标模lm1021试验结果符合较好,验证了预测方法的可靠性。... 降低声爆噪声水平是未来超声速运输机取得商业成功所必须解决的关键问题之一。针对超声速飞行器声爆噪声预测与控制,建立了基于超声速线化理论及波形参数法的声爆噪声计算方法,与标模lm1021试验结果符合较好,验证了预测方法的可靠性。开展了低声爆气动布局优化设计研究。首先计算了某公务机基本布局的声爆水平并分析了声爆形成原因,在此基础上采用遗传算法分别对机身和机翼平面形状进行了低声爆优化。经过优化后的飞行器布局声爆水平大大降低,地面声爆过压降低了41%,声爆A计权声级降低了7.55dB。同时,采用CFD对优化布局气动力特性进行了计算分析,结果表明在巡航状态下阻力明显降低,而力矩特性基本没有变化。 展开更多
关键词 声爆 超声速运输机 优化设计 气动噪声 超声速线化理论
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双向飞翼超声速客机激波阻力和声爆研究 被引量:2
10
作者 李占科 张旭 +1 位作者 冯晓强 关晓辉 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期517-522,共6页
基于超声速双向飞翼构型,采用CFD方法进行阻力计算,采用F-BOOM程序进行声爆计算,研究翼型、平面形状和EFCE激波阻力优化算法对双向飞翼激波阻力和声爆的影响。计算结果表明,平底构型可以明显降低双向飞翼超声速客机的超声速巡航的声爆,... 基于超声速双向飞翼构型,采用CFD方法进行阻力计算,采用F-BOOM程序进行声爆计算,研究翼型、平面形状和EFCE激波阻力优化算法对双向飞翼激波阻力和声爆的影响。计算结果表明,平底构型可以明显降低双向飞翼超声速客机的超声速巡航的声爆,却很大程度上增加了巡航阻力,而对称构型却恰好相反;细长的平面几何形状对降低双向飞翼激波阻力和声爆都有作用,尤其对降低对称构型的声爆效果明显;EFCE激波阻力优化算法对降低双向飞翼激波阻力有明显作用,但同时会带来声爆方面的不利影响。因此,超声速客机的减阻设计和低声爆设计需要进行权衡研究。 展开更多
关键词 超声速客机 双向飞翼 激波阻力 声爆
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超音速公务机声爆计算与布局讨论 被引量:5
11
作者 但聃 杨伟 《航空工程进展》 2012年第1期7-15,共9页
超音速公务机是航空工业的重要发展方向之一,低声爆设计技术是超音速公务机的关键技术,但国内在该领域几乎没有任何研究基础,无法为超音速公务机提供足够的设计支持。为此,介绍了两种计算声爆的方法:一是从超音速流动的线化方程出发,推... 超音速公务机是航空工业的重要发展方向之一,低声爆设计技术是超音速公务机的关键技术,但国内在该领域几乎没有任何研究基础,无法为超音速公务机提供足够的设计支持。为此,介绍了两种计算声爆的方法:一是从超音速流动的线化方程出发,推导体积和升力产生声爆强度的估算方法,该方法适用于飞机概念设计阶段;二是从非线性声学传播方程出发,使用CFD近场结果作为输入,编程计算声爆强度,该方法适用于飞机初步/详细设计阶段。在此基础上,对影响声爆强度的参数进行初步分析,结果表明:飞机重量和飞行高度对声爆强度影响很大,展弦比、翼载等参数对声爆强度的影响较小;"细长机身+鸭式布局+大后掠三角翼"布局比较有利于减小声爆强度。 展开更多
关键词 超音速公务机 声爆 参数分析 布局优化
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细长杆降低超声速客机气动噪声的数值分析 被引量:7
12
作者 沈沉 周华 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期39-45,共7页
在超声速客机机头加装适当的细长杆可以降低飞行噪声。本文借助基于AUSM+格式的准三维数值模拟手段对7组13种细长杆方案做了分析比较,总结出了近场气体参数与远场气体参数之间的关系的规律。文章还从气体动力学理论和激波理论出发,对数... 在超声速客机机头加装适当的细长杆可以降低飞行噪声。本文借助基于AUSM+格式的准三维数值模拟手段对7组13种细长杆方案做了分析比较,总结出了近场气体参数与远场气体参数之间的关系的规律。文章还从气体动力学理论和激波理论出发,对数值模拟结果作了解释,并揭示了细长杆降噪效果与细长杆外形的内在联系,以及近场、远场两者关系的经验公式。文章从各种方案中选取了降噪效果较好的细长杆方案做三维流场分析,并通过流固耦合计算对其结构强度做了校核,验证了方案的可行性。 展开更多
关键词 超声速客机降噪 气动噪声 AUSM+格式 音爆 “N波”
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考虑声爆特性的超声速客机气动优化设计 被引量:2
13
作者 刘少伟 白俊强 +2 位作者 余培汛 陈保 周伯霄 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期271-278,共8页
提高巡航气动效率和降低声爆强度是超声速客机设计的关键。首先建立了基于RANS方程的近场CFD预测和基于波形参数法的远场预测相结合的高精度声爆评估方法,然后采用有限差分法求解声爆目标对设计变量的梯度,与由离散伴随方程法求解的气... 提高巡航气动效率和降低声爆强度是超声速客机设计的关键。首先建立了基于RANS方程的近场CFD预测和基于波形参数法的远场预测相结合的高精度声爆评估方法,然后采用有限差分法求解声爆目标对设计变量的梯度,与由离散伴随方程法求解的气动目标函数的梯度进行组装,作为权重目标值的梯度,并耦合自由型面变形参数化技术、基于逆距离权重插值算法的网格变形技术和序列二次规划算法,搭建了考虑声爆特性的气动优化系统。对超声速公务机翼身组合体构型先后进行了考虑声爆的机头偏转气动优化设计和机翼精细化气动减阻优化设计,优化目标分别为声爆值和阻力系数的权重之和、超声速巡航点阻力系数。结果表明,优化后机头下偏削弱了头部向下传播的激波强度,从而减小了远场声爆最大过压值;机翼精细化设计后阻力减幅达9.5%,载荷内移,外翼段压差阻力减小,同时压力分布形态表现出逆压梯度减弱、压力恢复更加平缓的特征。气动声爆综合特性明显优于初始构型,验证了优化系统的有效性。 展开更多
关键词 离散伴随方法 超声速客机 气动优化设计 声爆 波形参数法
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A low-boom and low-drag design method for supersonic aircraft and its applications on airfoils 被引量:3
14
作者 Liu-qing Ye Zheng-yin Ye +2 位作者 Kun Ye Jie Wu Sheng-jie Miao 《Advances in Aerodynamics》 2021年第1期428-454,共27页
Sonic boom reduction has been an urgent need for the development of future supersonic transport,because of the heavy damage of noise pollution.This paper provides a novel concept for supersonic aircraft to reduce the ... Sonic boom reduction has been an urgent need for the development of future supersonic transport,because of the heavy damage of noise pollution.This paper provides a novel concept for supersonic aircraft to reduce the sonic boom and drag coefficient,wherein a suction slot near the leading edge and an injection slot near the trailing edge on the airfoil suction surface are opened.To make sure of a zero net mass flux flow control,the mass flow sucked in near the leading edge is equal to the mass flow injected near the trailing edge.The diamond and NACA0008 airfoils are adopted as the baseline airfoil to verify the capability of the proposed design method.The effects of the suction and injection location,the suction and injection slot size,the mass flow rate and the attack angle on the ground boom signature and drag coefficient are studied in detail.The results show that the optimized airfoils with the suction and injection have benefits in both sonic boom reduction and wave drag reduction.And the reduction of the sonic boom intensity is more sensitive to the injection near the trailing edge than the suction near the leading edge.From the viewpoint of aerodynamics,opening the suction and injection slots will have no adverse effect on the aerodynamic performances of the supersonic aircraft and even increase the lift-drag ratio under some circumstances.For energy saving,the suction and injection slots can be selectively opened,which are opened when the supersonic aircraft flies over the city but are closed when the aircraft flies over the sea. 展开更多
关键词 Supersonic flow sonic boom Supersonic aircraft optimization Wave drag Low-boom low-drag design
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Modern problems of aircraft aerodynamics 被引量:1
15
作者 Sergey L.Chernyshev Sergey V.Lyapunov Andrey V.Wolkov 《Advances in Aerodynamics》 2019年第1期145-159,共15页
The article represents the discussion of several separate directions of investigations,which are performed by TsAGI flight vehicles aerodynamics specialists at the time.There are some major trends of classical layout ... The article represents the discussion of several separate directions of investigations,which are performed by TsAGI flight vehicles aerodynamics specialists at the time.There are some major trends of classical layout of route aircraft and also peculiarities of some prospective flight vehicles.Also there are some hypersonic vehicles aerodynamics questions examined along with problems of creation of civil supersonic transport aircraft.There is a description given for well-known and some newer methods of flow control for drag reduction. 展开更多
关键词 Aircraft aerodynamics Hypersonic vehicles aerodynamics Civil supersonic transport aircraft sonic boom
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无强波构型理论发展现状研究 被引量:4
16
作者 郭润兆 《航空工程进展》 2010年第4期341-346,共6页
本文引入了一种由Busemann超声速双翼理论发展而来的无强激波构型,该构型可明显消弱超声速飞行时带来的波阻和声爆。文中分析了无强波构型的机理和气动特性,介绍了该构型理论研究和应用研究进展,并探讨了该构型在超声速飞行器设计应用... 本文引入了一种由Busemann超声速双翼理论发展而来的无强激波构型,该构型可明显消弱超声速飞行时带来的波阻和声爆。文中分析了无强波构型的机理和气动特性,介绍了该构型理论研究和应用研究进展,并探讨了该构型在超声速飞行器设计应用中的关键性问题。该理论为未来低声爆超声速飞机的设计提供了一个全新的思路,是未来超声速/高超声速飞行器发展必要的技术基础。 展开更多
关键词 无强波构型 Busemann双翼 波阻 声爆 气动特性
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一类超声速长航程民用客机的气动设计和性能评估 被引量:2
17
作者 韩阳 冷岩 +1 位作者 杨龙 钱战森 《航空科学技术》 2019年第9期25-32,共8页
缩短跨洲越洋长途旅行的飞行时间是人们一直追求的目标,超声速民用客机为这种日益增长的缩短飞行航时的需求提供了可能。本文阐述了一类超声速长航程民用客机的气动布局学设计和性能评估结果,其巡航马赫数为1.6,巡航高度为15km。采用航... 缩短跨洲越洋长途旅行的飞行时间是人们一直追求的目标,超声速民用客机为这种日益增长的缩短飞行航时的需求提供了可能。本文阐述了一类超声速长航程民用客机的气动布局学设计和性能评估结果,其巡航马赫数为1.6,巡航高度为15km。采用航空工业空气动力研究院自主研发的ARI_OPT、ARI_OVERSET和ARI_Boom程序分别开展了气动优化设计、计算流体力学(CFD)性能计算和声爆特性评估,给出了其在巡航条件下的气动特性和声爆水平。本文的研究结果可为下一步发展超声速长航程民用客机提供技术支撑。 展开更多
关键词 超声速民机 气动布局 优化设计 性能评估 声爆特性
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一种先进超声速民机低声爆高效气动布局设计
18
作者 李军府 陈晴 +7 位作者 王伟 韩忠华 谭玉婷 丁玉临 谢露 乔建领 宋科 艾俊强 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期115-133,共19页
低声爆高效气动布局设计是超声速民机研究的重点和关键技术之一。采用基于声爆最小化理论反设计方法、波系有益干扰后体设计方法、参数化近场超压信号的混合可信度反设计方法,提出了一种先进超声速民机低声爆气动布局,对每一步降低声爆... 低声爆高效气动布局设计是超声速民机研究的重点和关键技术之一。采用基于声爆最小化理论反设计方法、波系有益干扰后体设计方法、参数化近场超压信号的混合可信度反设计方法,提出了一种先进超声速民机低声爆气动布局,对每一步降低声爆的效果进行了分析并研究了该布局的全声爆毯特性;采用CFD数值求解近场声爆信号并通过Burgers方程传播到远场,研究了飞行高度、飞行马赫数等参数对该气动布局地面声爆响度的影响;采用CFD数值模拟方法研究了飞行高度、马赫数等参数对该气动布局气动特性的影响。研究表明,采用基于声爆最小化理论反设计方法降低了基准气动布局的地面声爆响度约6.54 PLdB,采用波系有益干扰后体设计方法进一步使地面声爆响度降低了约0.97 PLdB,采用参数化近场超压信号的混合可信度反设计方法使气动布局地面声爆响度进一步降低了约4.04 PLdB;合理地设计飞行高度、飞行马赫数,可以有效地降低地面声爆响度;合理地选择巡航飞行高度和巡航飞行马赫数,可以有效地提高巡航效率。研究工作对超声速民机气动布局设计具有一定的工程指导价值,对超声速民机总体气动方案设计亦具有一定的工程借鉴意义。 展开更多
关键词 超声速民机 低声爆 气动布局 地面声爆响度 巡航效率 马赫数 飞行高度 机翼后掠角
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Inverse design of low boom configurations using proper orthogonal decomposition and augmented Burgers equation 被引量:10
19
作者 Yidian ZHANG Jiangtao HUANG +2 位作者 Zhenghong GAO Chao WANG Bowen SHU 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第6期1380-1389,共10页
Mitigation of sonic boom to an acceptable stage is a key point for the next generation of supersonic transports. Meanwhile, designing a supersonic aircraft with an ideal ground signature is always the focus of researc... Mitigation of sonic boom to an acceptable stage is a key point for the next generation of supersonic transports. Meanwhile, designing a supersonic aircraft with an ideal ground signature is always the focus of research on sonic boom reduction. This paper presents an inverse design approach to optimize the near-field signature of an aircraft, making it close to the shaped ideal ground signature after the propagation in the atmosphere. Using the Proper Orthogonal Decomposition(POD) method, a guessed input of augmented Burgers equation is inversely achieved. By multiple POD iterations, the guessed ground signatures successively approach the target ground signature until the convergence criteria is reached. Finally, the corresponding equivalent area distribution is calculated from the optimal near-field signature through the classical Whitham F-function theory. To validate this method, an optimization example of Lockheed Martin 1021 is demonstrated. The modified configuration has a fully shaped ground signature and achieves a drop of perceived loudness by 7.94 PLdB. This improvement is achieved via shaping the original near-field signature into wiggles and damping it by atmospheric attenuation. At last, a nonphysical ground signature is set as the target to test the robustness of this inverse design method and shows that this method is robust enough for various inputs. 展开更多
关键词 Aeroacoustics AUGMENTED BURGERS equation LOW boom configuration optimization SUPERsonic aerodynamics
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动力效应对超声速飞行器声爆特性影响研究 被引量:1
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作者 陈其盛 何成军 +2 位作者 黄江涛 陈宪 陈诚 《气动研究与试验》 2023年第6期98-104,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 超声速民机 进排气 气动干扰 远场声爆信号 等效面积分布
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