基于乘波技术的高超声速巡航飞行器发展趋势与管理模式

高超声速巡航飞行器设计在航空航天领域是一项庞大的系统工程.在对美国HyTech/HySET项目、HyFly项目、Hyper-X项目、X-51A项目以及HiFire项目研究进展进行阐述的基础上,分析了其在高超声速巡航飞行器研制上的组织管理模式,并针对国情,提出了更加有效的方法和措施.     

机身/推进系统一体化高超声速飞行器冷却性能分析

建立了机身／推进系统一体化高超声速飞行器冷却性能分析模型．分别计算了等高度飞行和等动压飞行条件下的机身／推进系统一体化高超声速飞行器的冷却流量需求,对飞行马赫数、巡航高度和飞行动压对冷却流量的影响进行了分析．得到了满足冷却需求的最大飞行马赫数。结果表明在马赫数6～12的范围内．气动加热部件冷却需要总冷流量的约6％～13％,适当配置燃料喷射方案和提高冷却通道出口冷却剂的温度。再生冷却能够满足机身／推进系统一体化高超声速飞行器的冷却流量需求。     

两级融合乘波空天飞机设计与气动特性研究

为了避免两级入轨空天飞机两子级之间存在的激波干扰,提高两级在高速阶段的气动性能,基于锥导乘波理论提出了一种上表面部分融合的两级融合乘波气动布局设计方法,并采用数值模拟方法研究了该布局的气动特性.计算结果表明,乘波体距离基准锥轴线距离的增加会提高两级的升阻比,上表面后缘线二次项系数的增加使两级的最大升阻比提高,但对上面级影响较小,当组合体不变,上面级的最大升阻比随着半展角的增加而减小.下面级在低速飞行时,由于上表面的凹陷,比组合体拥有更高的升力系数,这表明上面级的分离将提高飞行器的升力特性,使下面级拥有更好的着陆性能.     

基于遗传算法的多方法协作优化方法

采用遗传算法、模式搜索法和Powell法进行多方法协作构成多方法协作优化方法,进行多方法协作优化方法的结构设计,分析多方法协作优化方法的优化性能。实例证明了多方法协作优化方法相对于遗传算法的优越性。     

超燃冲压发动机隔离段中激波串演化发展过程研究

隔离段内流场波系结构对超燃冲压发动机进气道的启动起着重要的作用,它是衔接进气道和燃烧室的桥梁.采用二维耦合隐式NS方程和RNG k-ε湍流模型对二雏超燃冲压发动机隔离段内流场进行了数值模拟,研究了其内部激波串的演化发展过程.结果表明:出口反压的升高可使激波串沿隔离段内流道往上游移动;伴随着激渡串的前移和马赫盘的出现,隔离段壁面附近涡亦成对出现;随着隔离段出口反压的逐步升高,激波串强度逐渐增强,由斜激波逐步转变为正激波串、λ正激波,直至将激波串推出隔离段,造成进气道的不启动;等直隔离段相比单壁扩张隔离段和双壁扩张隔离段,其抗反压能力更强,更能有效隔离燃烧室压力对进气道工作状态的影响.     

TiB_2对γ-TiAl基合金粉末放电等离子烧结行为的影响

采用机械球磨方法制备了含TiB_2的γ-TiAl基合金粉末,并利用放电等离子烧结(SPS)技术制备了其合金粉末烧结体。结合X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析方法对球磨合金粉末的形貌、相组成及其SPS烧结体的显微组织结构进行观察,分析其致密化及微观组织演化过程,并利用万用拉伸试验机对烧结体的室温力学性能进行测试。结果表明:球磨处理后γ-TiAl基合金粉末呈现近球状和不规则形状粉末;粉末的相组成以α_2相为主,同时含有一定量的γ相和少量的B_2相。提高烧结温度可促进γ-TiAl基合金粉末SPS烧结致密化过程,适量的TiB_2的添加也能够有效降低合金粉末SPS快速致密化的起始温度。当TiB_2添加量为0.2%(质量分数)时,合金粉末在1100℃、40 MPa、10 min条件下烧结,其显微组织呈现出由γ晶、α_2晶和α_2/γ片层结构组成的混合组织结构,各相分布均匀且晶粒细小,其所对应的室温抗拉强度也最高。     

新型高超声速飞行器气动构型设计

为设计一种新型高超声速滑翔飞行器,采用数值模拟方法对HIFiRE Flight 1所选用的试验飞行器进行改型设计,使其具有良好的气动性能。结果表明:飞行器上表面形状和翼型对其气动性能影响显著,升阻比随上表面迎风面积的减小而升高;当机体不带机翼时,升阻比随马赫数的增加而升高;具有乘波特性的机翼能够给机体提供较高的升阻比;在研究范围内(Ma=4～10),随着马赫数的增加,Model 3的升阻比先增大后减小,当马赫数为8时,升阻比最大。     

基于嵌入协作的多方法协作优化方法

提出一种基于嵌入协作的多方法协作优化方法。算法采用嵌入方式组织各个优化方法之间的协作,利用优化方法之间的协作效应提高优化性能。进行遗传算法、模式搜索法和Powell法嵌入协作组成的多方法协作优化方法设计。计算实例表明,基于嵌入协作的多方法协作优化方法取得了优于单个优化方法的全局最优特性。     

基于动态参数的杂交粒子群优化算法

粒子群优化算法的局部搜索能力较差,搜索精度不够高,容易陷入局部极小解,且搜索性能对参数具有一定的依赖性。本文针对这些缺点,在借鉴遗传算法中杂交概念的基础上,进一步通过在速度进化方程中引进动态参数来提高算法的收敛速度和收敛率。经LevyNo. 5函数对改进算法的测试表明,相对杂交粒子群优化算法,该方法的收敛速度和平均收敛率均得到了不同程度的提高。     

二维高超声速吸气式飞行器一体化流场数值模拟

高超声速吸气式飞行器多采用机体／发动机一体化设计，使用CFD方法，对二维高超声速吸气式飞行器机体／发动机一体化流场进行了数值模拟，在来流马赫数6条件下．分别研究了发动机关闭，发动机通流与发动机点火三种状态下飞行器受到的气动力系数的变化，以评估该飞行器的纵向气动性能，并同时对三种工作状态下飞行器机体／发动机一体化流场的流动特征进行了分析。