高超声速气流新概念压缩系统研究

如何在与前体和超燃冲压发动机一体化设计的前提下，将超声/高超声速气流以尽可能小的损失、尽可能短的压缩面、尽可能小的阻力，压缩成满足超声燃烧的低超声速流，或者根据燃烧室的进口流场要求反设计高超声速压缩型面，是高超进气道研究面临的一大挑战。传统的几种压缩方式如多级斜楔压缩，三维空间压缩、锥形压缩甚至等熵压缩，它的外压缩面长、沿流向压力梯度难以控制，容易诱发附面层分离，压缩面阻力大、非设计点性能下降快、对前体附面层敏感。针对上述问题，本项研究（1）探索在典型的下游超声速流场要求下设计上游压缩面的可能方法；（2）研究压缩面升压规律可控（例如等压力梯度）、外压缩面长度短、阻力小、波后带有部分等熵压缩的超声速凹曲面-内凹弯曲激波的压缩系统设计；（3）研究采用曲面压缩、性能明显提高的四种新型高超声速进气道；（4）研究激波始终贴口的M4-6自动调节曲面压缩系统，为高超声速推进系统压缩过程的设计开辟新的途径

如何在与前体和超燃冲压发动机一体化设计的前提下，将超声/高超声速气流以尽可能小的损失、尽可能短的压缩面、尽可能小的阻力，压缩成满足超声燃烧的低超声速流，或者根据燃烧室的进口流场要求反设计高超声速压缩型面，是高超进气道研究面临的一大挑战。传统的几种压缩方式如多级斜楔压缩，三维空间压缩、锥形压缩甚至等熵压缩，它的外压缩面长、沿流向压力梯度难以控制，容易诱发附面层分离，非设计点性能下降快、对前体附面层敏感。针对上述问题，本项研究（1）探索在典型的下游超声速流场要求下设计上游压缩面的可能方法，建立了指定出口马赫数分布的超声/高超声速内流道反设计方法；（2）研究压缩面升压规律或减速规律可控（控制流向压力梯度或流向马赫数梯度）、外压缩面长度短、阻力小、波后带有部分等熵压缩的超声速凹曲面-内凹弯曲激波的压缩系统设计。建立了给定压缩面升压规律的压缩面型面反设计方法、建立了给定压缩面减速规律的压缩面型面反设计方法、建立了二元曲面压缩进气道内外压缩面整体反设计方法和设计优化平台、建立了内收缩进气道基准流场的新设计方法；（3）研究采用曲面压缩、性能明显提高的五种新型高超声速进气道，完成了五种典型的曲面压缩高超进气道实验研究，总体性能明显高于目前常规设计的同种进气道；（4）研究激波始终贴口的M4-6自动调节曲面压缩系统，获得了合理的流量调节范围。为高超声速推进系统压缩过程的设计开辟新的途径