吸氣式高超聲速飛行器冷流試驗設(shè)計及驗證

鄧 帆 杜 新

(中國運載火箭技術(shù)研究院 空間物理重點實驗室，北京100076)

譚慧俊

(南京航空航天大學(xué) 內(nèi)流研究中心，南京210016)

曾憲政

(中國航天空氣動力技術(shù)研究院 二所，北京100074)

吸氣式高超聲速飛行器的推進(jìn)系統(tǒng)至關(guān)重要.普通沖壓發(fā)動機必須使來流減速到亞聲速才能保證其工作效率，而且壓縮后的空氣溫度過高，而超燃沖壓發(fā)動機可使來流以超聲速進(jìn)入燃燒室燃燒，因而飛行器的飛行馬赫數(shù)可以超過5，適宜在大氣層或跨大氣層中長時間超聲速或高超聲速動力續(xù)航飛行.因此，基于超燃沖壓發(fā)動機的高超聲速飛行器已成為臨近空間領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一［1-3］，被美國視為未來實現(xiàn)“全球到達(dá)，全球作戰(zhàn)”快速反應(yīng)能力的重要手段.

在飛行器高升阻比內(nèi)外流一體化氣動布局設(shè)計中，對其氣動性能的正確評估涉及到氣動界面和動力界面的定義、內(nèi)外壁面的劃分以及氣動系數(shù)的拆解.冷流風(fēng)洞試驗的重點在于有效辨識出通氣狀態(tài)下飛行器的內(nèi)通道流場發(fā)展情況和其氣動性能.同時，受風(fēng)洞試驗條件的限制，如何把試驗裝置的影響從試驗數(shù)據(jù)中剝離，從而獲取有效氣動數(shù)據(jù)也是試驗設(shè)計方案成敗的關(guān)鍵.

1 一體化設(shè)計

吸氣式高超聲速飛行器氣動布局設(shè)計打破了傳統(tǒng)空氣動力學(xué)中外流與內(nèi)流的界線，推進(jìn)系統(tǒng)與飛行器整體氣動特性存在著強烈的耦合關(guān)系，飛行器的前體和后體下壁面既是主要的氣動型面，又是進(jìn)氣……