吸气式高超声速飞机的一种新概念构型 _飞机

吸气式高超声速飞机的一种新概念构型
据EurekAlert!：针对未来吸气式高超声速飞机高升阻比、大容积的设计需求，最近的一项研究提出：采用双乘波体旋转对拼式前体、翼身融合的设计方法，可在保证发动机高效工作的条件下获得较好的飞行器气动性能。这项研究为未来高速飞行器的设计提供了新思路。
【吸气式高超声速飞机的一种新概念构型】该项研究发表于《中国科学：技术科学》2013年第10期，题为“双旁侧进气高超声速飞机概念设计与评估”，由中国科学院力学研究所崔凯博士担任通讯作者撰写。
吸气式高超声速飞行器近年来一直是近空间飞行器发展的重点，目前飞行器的气动布局设计主要针对演示验证飞行器。随着此领域研究的深入,各类吸气式高超声速飞行器必将大踏步地迈入实用阶段，其中以远程快速输运为目标的吸气式高超声速飞机必然是重点应用方向之一。未来高超声速飞机应至少具有如下设计需求和特点：首先，在高动压条件下为保证足够的推力，应采用双发动机或多发动机模块配置；其次,为减小阻力，应考虑采用机体/推进系统一体化及翼身融合的布局设计；再次，应具有足够的内部空间以及升力，以满足装载要求及升重匹配需求，这要求布局设计应具有足够大的升力面。此外，飞行器的特定位置应保留足够的容积以满足特定需求，如头部一般需考虑装载各类电子设备，腹部一般考虑装载载荷(如人员、货物、装载打击武器的内埋弹舱等) 。上述要求对未来飞行器的设计提出了十分苛刻的设计约束。
基于上述背景，该研究定位于吸气式高超声速飞机的气动布局概念设计，经过大量比较分析，在充分吸收现有飞行器构型设计优点的基础上，提出了一种基于双乘波体旋转对拼式的前体，以及双旁侧进气翼身融合型全机布局设计方案。以此为基?。?针对高升阻比、大容积及局部有效容积等设计需求，进一步提出了一种以双轴对称形超燃冲压发动机为动力的概念全机外形。基于此构型设计，以计算流体力学(CFD)为工具，分别针对飞行器前体以及不同翼前缘线条件下的全机外流场开展了数值评估。前体计算结果表明，采用该种前体设计方案可为进气道提供较为均匀的入口气流，同时具有较好的升阻性能和流量捕获。整机数值评估结果表明，此构型具有较为优良的升阻性能。此外，研究还发现翼前缘形状的变化对整机的气动性能影响较大，应是下一步优化设计的重点。
高超声速飞机可以使旅客在两小时内从北京到达纽约，从而大幅提高旅行质量。该研究结果对下一代高速飞机的构型设计提供了一条新思路。