带抑流楔升力前体设计初探

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1、第40卷第1期火箭推进Vo!．40．嘣：I2014年2月JOURNALOFROCKETPROPULSIONFeb．201'4带抑流楔升力前体设计初探南向军(西安航天动力研究所，陕西西安710100)摘要：升力前体由于前缘激波不能附着于前体前缘，其上下表面流场存在相互耦合，进而导致其下表面流场存在较强的横向流动，这会对腹部进气系统的设计造成不利影响。为了使前体出口流场能较好地保持二维流动特征，通过在升力前体两侧增加小角度抑流斜楔，以抑制横向流动。这种升力前体及一体化进气系统的数值模拟表明，该升力前体出口流场二维特征良好，采用该前体的进气系统能较好地维持理想的流场结构，

2、并具有较优的性能。关键词：升力前体；抑流楔；一体化；数值模拟中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2014)01—0050—06Designoflift··forebodywithtransverseflowrestrainingwedge一1一NANXiang-jun(Xi’anAerospacePropulsionInstitute，Xi’an710100，China)Abl由：act：Becauseshockwavecannotattachtotheleadingedgeofaliftforebody,theupperandlo

3、werflowfieldsarecoupled，whichinducesastrongtransverseflowoflowersurfaceflowfield．Itmaycauseanegativeinfluenceonthebelly-sidedairinletsystem．Inordertomaketheforebodyout-letflowfieldremain2-Dflowfeature，smallanglerestrainingwedgesareputonbothsidesofliftforebodySOastorestrainthetransverse

4、flow．Numericalsimulationoftheliftforebodyandintegra-tionalinletsystemshowsthatthe2-Dfeatureoftheliftforebodyoutletflowfieldisperfect．Theairintakesystemwiththiskindofforebodycankeeptheidealflow-fieldstructurequitewell．Ke唧orda：liftforebody；crossflowrestrainingwedge；integration；numericals

5、imulationo引言霁_篓手黧嚣品鲁黧?三通过数十年的发展，超燃冲压发动机已取得后，人们在超燃冲压发动机方面继续投人很大的很大进展【㈦。特别是在2004年，美国高超声速精力，特别是美国阁、俄罗斯fq、澳大利亚m、日收稿日期：2013-09—10；修回日期：2013—09—24基金项目：国家863项目(2012AA702308)作者简介：南向军(1985一)，男，博士，研究领域为内流气体动力学第40卷第l期南向军：带抑流楔升力前体设计初探，51=!竺====!!!!!!!!!!!!竺==!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

6、!!!!II_1II[!"1I,f,,本㈣等。近几年美国X一51At91进行了数次试飞，2013成功进行了第四次飞行，这表明以煤油为燃料的超燃冲压发动机研制已接近成功，令人们看到了工程应用的希望。不同于常规超声速飞机，高超声速飞行器一般采用一体化设计，飞行器前体作为进气系统一级压缩面，对气流进行预压缩，这有利于减小迎风面积和外阻，其关键在于前体与进气道的匹配，以得到适合发动机的来流流场及合理的飞行器气动特性。对于这种前体与进气道高度耦合的一体化设计，高效匹配两者流场是核心问题。目前，各大国研究的高超声速飞行器，其前体一般采用升力体构型，如美国X一43A及X一5lA，

7、法国JAPHAR飞行器110I等。升力体设计方法灵活、适应性广，但其产生的流场往往具有很强的三维效应，不利于进气道正常高效工作，故如何设计出口流场具有良好二维特征的升力前体对提高超燃冲压发动机性能具有重要意义。本文在对目前常用的简单升力前体进行研究的基础上，提出了利用并列斜楔对横向流动进行抑制的升力前体设计方案，数值模拟表明抑流楔对横向气流有抑制作用，应用于一体化进气系统后可以提高进气道性能。1典型升力前体1．1构型设计对于一体化进气系统，希望前体尽可能产生接近二维的流场，从而和进气道设计条件相一致。前体设计时，其前缘线多采用幂指数曲线I”l来构造。本文也采用该