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《中国空气动力研究与发展中心》 2007年
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乘波飞行器外形设计与气动特性研究

党雷宁  
【摘要】: 乘波飞行器具有广阔的应用前景。为了研究乘波飞行器的气动特性和静稳定性,本文建立了以有限体积法、NND格式和LU-SGS方法为基础的数值计算方法。平板激波—边界层干扰和钝锥绕流的数值模拟表明,本文采取的数值计算方法和编制的计算软件能够较好地模拟超声速三维流场,能够精确地计算气动力。 楔锥法乘波飞行器具有高升阻比、大体积率、发动机进口截面流动均匀性好的特点。本文利用楔锥法进行乘波飞行器外形设计,检验了设计过程和设计软件,并且研究了设计参数对性能参数的影响。计算表明,在本文确定的设计参数中, M∞、αwc、θ和k A等4个设计参数对乘波飞行器升阻比和体积率的影响是相反的,在实际的设计中必须进行优化。在一个较大的范围内, k C的增加使升阻比和体积率都增加。k B对升阻比和体积率影响不大。 在乘波飞行器气动力特性的研究中,本文首先计算了尖前缘飞行器的气动力特性,然后以前缘曲率半径为40mm的钝前缘飞行器为例,研究了钝前缘飞行器的气动力特性,最后研究了前缘钝度对气动力的影响。研究发现,攻角对尖前缘和钝前缘飞行器的升阻比影响都较大,马赫数对尖前缘飞行器升阻比影响不大,但对钝前缘飞行器具有较大的影响。当攻角较小时,前缘曲率半径对升阻比的影响较大,随着攻角的增大前缘曲率半径的影响减弱。最大升阻比随着前缘曲率半径的增大而减小,但其对应的攻角却增大。 在气动力特性计算的基础上,本文还讨论了乘波飞行器的静稳定性。本文的结果表明,对于在气动力计算中采取的乘波飞行器外形和计算范围,当尖前缘飞行器的质心范围为0Xcg0.542、钝前缘飞行器的质心范围为0Xcg0.539时,具有纵向静稳定性;对于钝前缘乘波飞行器,当其质心位于Xcg=0.4时,具有航向静稳定性。 本文的研究和结论还是初步的,后续的研究可以在本文的基础上展开。
【学位授予单位】:中国空气动力研究与发展中心
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:V211.4;V221

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【引证文献】
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1 王刚;朱辉玉;孙泉华;樊菁;;典型气动布局高超声速飞行的气动力数值评估[A];第三届高超声速科技学术会议会议文集[C];2010年
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2 吕红庆;乘波体结构热响应及防护问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 何烈堂;跨大气层飞行器的力热环境分析与飞行规划研究[D];国防科学技术大学;2008年
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1 周印佳;乘波构型设计及表面热流计算[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
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10 赵桂林,胡亮,闻洁,彭辉,张绵纯;乘波构形和乘波飞行器研究综述[J];力学进展;2003年03期
【共引文献】
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10 李旭东;姜宗林;;散心爆轰波在球形固壁上的反射[A];第十三届全国激波与激波管学术会议论文集[C];2008年
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1 陈艺冰;多介质流体力学计算的GKS方法研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 付天光;逐孔起爆技术应用基础研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
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7 韩书谟;1100kV GIS中SF6断路器关键技术研究[D];沈阳工业大学;2010年
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9 张建影;用于复Ginzburg-Landau方程的格子Boltzmann方法[D];吉林大学;2011年
10 张磊;离心风机多目标优化及旋转失速机理研究[D];华北电力大学(北京);2011年
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1 侯建军;高温矿井热环境数值模拟及热害控制技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 苏超;变压吸附管道流体动力学特性研究[D];山东科技大学;2010年
3 韩芳明;船用换热式惯性滤清器物理场耦合计算[D];哈尔滨工程大学;2010年
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6 侯鹏;基于双曲型方程RKDG法在流场及声场中的数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 高慧颖;基于CFD的大型船舶球艏线型设计比较研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 郭涛;偏流板性能的分析与计算[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 刘丽莉;电磁场驱动下的液体流动实验与模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 唐美玲;单级离心式压缩机内部流场分析与结构优化[D];辽宁工程技术大学;2009年
【同被引文献】
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1 张东俊,王延奎,邓学蓥;高升阻比乘波体外形设计及气动特性计算研究[J];北京航空航天大学学报;2004年05期
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3 李扬;陈万春;;高超声速飞行器BTT非线性控制器设计与仿真[J];北京航空航天大学学报;2006年03期
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6 钱翼稷;超音速轴对称有旋流特征线法的计算程序[J];北京航空航天大学学报;1996年04期
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8 王卓,钱翼稷;乘波机外形设计[J];北京航空航天大学学报;1999年02期
9 郭迪龙;张杰;康宏琳;王发民;;火箭增程乘波外形导弹弹道特性研究[J];弹道学报;2006年04期
10 车竞;唐硕;何开锋;;类乘波体飞行器气动加热的工程计算方法[J];弹道学报;2006年04期
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1 范晓樯;李桦;丁猛;;弹头外形再入表面热流工程计算[A];第十届全国计算流体力学会议论文集[C];2000年
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1 陈谋;不确定非线性综合火力/飞行/推进系统鲁棒控制方法研究[D];南京航空航天大学;2004年
2 朱亮;空天飞行器不确定非线性鲁棒自适应控制[D];南京航空航天大学;2006年
3 车竞;高超声速飞行器乘波布局优化设计研究[D];西北工业大学;2007年
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5 黄国勇;基于Terminal滑模的空天飞行器再入鲁棒自适应控制[D];南京航空航天大学;2007年
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7 王玉惠;空天飞行器基于模糊理论的鲁棒自适应控制研究[D];南京航空航天大学;2008年
8 何烈堂;跨大气层飞行器的力热环境分析与飞行规划研究[D];国防科学技术大学;2008年
9 雍恩米;高超声速滑翔式再入飞行器轨迹优化与制导方法研究[D];国防科学技术大学;2008年
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1 李凰立;再入弹头的气动加热及热响应分析[D];西北工业大学;2001年
2 李晓宇;高超声速乘波构形初步设计与分析[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
3 吕丽丽;高超声速气动热工程算法研究[D];西北工业大学;2005年
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5 赵志;乘波构型前体的设计与性能计算[D];西北工业大学;2006年
6 吉康;基于密切锥方法的高超声速乘波机一体化设计[D];南京航空航天大学;2007年
7 林胜;高超声速轴对称飞行器气动力特性及其全流道流动特征的研究[D];南京航空航天大学;2007年
8 张春雨;空天飞行器建模及其自适应轨迹线性化控制研究[D];南京航空航天大学;2007年
9 蒋友娣;高超声速飞行器气动热和表面瞬态温度计算研究[D];上海交通大学;2008年
10 陈小庆;高速乘波飞行器气动布局设计研究[D];国防科学技术大学;2006年
【二级引证文献】
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1 刘建霞;侯中喜;陈小庆;丁国昊;;高超声速跳跃飞行器受热的非稳态效应分析[A];第十四届全国激波与激波管学术会议论文集(下册)[C];2010年
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1 陈小庆;高超声速滑翔飞行器机动技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
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1 向先宏;基于三维内收缩进气道的高超声速飞行器一体化概念设计[D];南京航空航天大学;2011年
2 常中东;高超声速滑翔式飞行器气动性能分析与评估[D];国防科学技术大学;2011年
【二级参考文献】
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1 钱翼稷;超音速轴对称有旋流特征线法的计算程序[J];北京航空航天大学学报;1996年04期
2 王卓,钱翼稷;乘波机外形设计[J];北京航空航天大学学报;1999年02期
3 钱翼稷 ,王卓;乘波飞机——理想的高超音速飞行器外形[J];国际航空;1997年07期
4 王卓;HIGH SPEED FLOW DESIGN USING THE THEORY OF OSCULATING CONES AND AXISYMMETRIC FLOWS[J];Chinese Journal of Aeronautics;1999年01期
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10 余志毅;曹树良;王国玉;;叶片式混输泵内气液两相流的数值计算[J];工程热物理学报;2007年01期
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8 记者 李大庆;有限元程序自动生成系统升级换代[N];科技日报;2002年
9 刘颖玮 郭扬;天马行空谁主沉浮[N];解放军报;2003年
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6 傅德伟;随机二叉树期权定价模型及模拟分析[D];厦门大学;2008年
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1 党雷宁;乘波飞行器外形设计与气动特性研究[D];中国空气动力研究与发展中心;2007年
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6 尹佐明;水平轴风力机叶片气动特性分析及外形设计[D];华北电力大学(北京);2009年
7 岳建雄;高速客车气动特性的研究[D];山东大学;2010年
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9 宁万春;某空空导弹燃气舵气动特性的非定常研究[D];南京理工大学;2008年
10 端义霞;仿生扑翼飞行机器人的动力特性与驱动机构研究[D];扬州大学;2008年
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