基于流场反设计的高超飞行器气动设计方法研究

Integrated airframe and propulsion system are generally used for hypersonic vehicles design, so as to give overall consideration to both airframe and inlet aerodynamic performance. Given the requirements of various layout, complexity of hypersonic flow and coupling effects between the components, it's quite complex for the hypersonic vehicles design. Accordingly, In/external integrated flow design under complex constrains has become a key constraint in the design of hypersonic vehicles. In views of above, the project focuses on in/external flow field matching design. The base flow filed design based on inverse design method and the in/external flow separation by streamline-traced-surface would be adopted to the integrated design. The method is expected in theory to realize the tight coupling design of in/external flow filed, and it's probable to reconcile the performance of airframe and inlet. Research on parametric design with complex constrains is also contained in the project, so that the design method can be applied to multiple hypersonic vehicles design. In addition, the viscous effect analysis and its correction for typical configurations would also be contained. And the results can be provided as a reference for future design.

吸气式高超声速飞行器一般采用机身/推进系统高度一体化的设计方案，以兼顾机身和进气道的性能需求。由于布局形式的多样性、高速流动的复杂性、以及飞行器各部件之间的耦合性，高超声速飞行器设计约束尤为复杂。而在复杂约束下实现内外流一体化设计，亦已成为制约高超声速飞行器走向实用的关键。据此，本项目从内、外流场匹配的角度出发，拟采用一种基于流场反设计及“流面分割”（流面由基准流场内流经某一特定曲线的无数条流线组成）的一体化设计方法，该方法可望在理论上实现内外流场的完全耦合，且可兼顾机身的高升阻比性能需求。结合本项目开展的多模块、内外混合式压缩的基准流场反设计方法研究，该方法可用于多种布局形式的一体化构型设计，以满足不同应用背景下的高超声速飞行器设计需求。此外，在方法研究的基础上，拟针对典型气动布局方案，开展粘性效应分析及粘性修正方法研究，可为高超声速飞行器的设计和应用提供参考。

吸气式高超声速飞行器一般采用机身/推进系统高度一体化的设计方案，以兼顾机身和进气道的性能需求。由于布局形式的多样性、高速流动的复杂性、以及飞行器各部件之间的耦合性，高超声速飞行器设计约束尤为复杂。而在复杂约束下实现内外流一体化设计，亦已成为制约高超声速飞行器走向实用的关键。据此，本项目从内、外流场匹配的角度出发，采用一种基于流场反设计及“流面分割”（流面由基准流场内流经某一特定曲线的无数条流线组成）的一体化设计方法，该方法可望在理论上实现内外流场的完全耦合，且可兼顾机身的高升阻比性能需求。结合本项目开展了多模块、内外混合式压缩的基准流场反设计方法研究，该方法可用于多种布局形式的一体化构型设计，以满足不同应用背景下的高超声速飞行器设计需求。此外，在方法研究的基础上，针对典型气动布局方案，开展粘性效应分析及粘性修正方法研究，可为高超声速飞行器的设计和应用提供参考。