马赫数可控的方转圆高超声速内收缩进气道试验研究.pdf

《马赫数可控的方转圆高超声速内收缩进气道试验研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、航空学报Oct．252016voI．37No102970．2979ActaAeronaulicaelAstronauticaSinicaISSN1000．6893CN11．1929／Vhtlp：∥hkxb．buaaedu．cnhkxb《萤buaa．edu．cn马赫数可控的方转圆高超声速内收缩进气道试验研究李永洲1’2一，张望元1，孙迪s1．南京航空航天大学能源与动力学院，南京2100162。中国航天科技集团公司西安航天动力研究所，西安7101003．中国航天科技集团公司西安航天动力技术研究所，西安710025摘要：

2、基于反正切马赫数分布的弥散反射激波中心体轴对称基准流场，设计了方转圆内收缩进气道，并对其进行自由射流试验和数值仿真，获得该类进气道设计点的工作特性。试验结果表明：进气道顶板压力分布具有反正切曲线特征，总体性能优良且出口涡流区较小，上述设计方法可行有效。设计点时出口总压恢复系数达到o．561，增压比为26．2，临界反压约为135倍来流静压，对应的总压恢复系数为o．210。当带4。攻角时，进气道出口增压比增加49．6％的同时总压恢复系数降低了17．5％。关键词：内收缩进气道；基准流场；马赫数分布规律；风洞试验；截面渐变

3、中图分类号：V231文献标识码：A文章编号：1000一6893(2016)lO2970一10高超声速进气道作为吸气式发动机的关键部件，对整个推进系统的性能至关重要。近年来，一种有别于传统的高超声速进气道——内收缩进气道越来越引起研究人员的重视，此类进气道具有捕获流量高、压缩效率较高、浸润面积小、非设计点性能优及适应性广等优点，加之其设计过程具有一定的逆向性，避免了传统进气道正向设计的盲目性[1瑁]。正是基于这种优势，它将成为进气道未来发展的必然趋势并可能引起高超声速飞行器总体方案的革新[7。8]。对腹部进气的高超声

4、速飞行器，从机体与推进系统一体化设计出发，进气道通常采用矩形进口，这不但可以使得经过前体压缩的来流均匀，而且也便于模块化安装。椭圆／圆形燃烧室在结构重量、浸润面积、热防护、减阻及角区流动控制方面要明显优于矩形燃烧室[9]，因而各国学者对矩形进口转椭圆／圆出口的内收缩进气道设计方法进行了大量研究。Smart[1叩基于倒置等熵喷管基准流场，采用截面渐变函数光滑处理得到类矩形转椭圆进气道型面，并进行了风洞试验。Taylor和Vanwie[1u采用截短的Busemann流场，通过截面渐变函数实现矩形进口到圆形出口的光滑过渡

5、。G01lan和Ferlemann㈣采用参数化的方法进行矩形转椭圆进气道设计，只需对型面进行参数修改便可以设计出新的进气道直至符合要求。Sabean和Lewis[13]以期望的出口均匀度为目标用优化的方法进行了矩形到圆的内通道设计。尤延铖等[14]采用三次曲线基准流场，结合流追踪技术和吻切轴对称理论设计了方转椭圆内乘波式进气道并进行高焓风洞试验。肖雅彬等[151发展了收稿日期：2015-10·13；退修日期：2015—12—28；录用日期：2016—01—28；网络出版时间：2016—02—2211：27网络出版地

6、址：www．cn¨ne{／kcms／deta¨／11．1929．V．20160222．1127006．htmI基金项目：国家自然科学基金(90916029，91116001)*通讯作者．Tel：029—85208061E-ma叭nuaa-2004@126．com戮愿棰武：李永蜘，张壁元，羚迪．3赫数可控钧方转霹高超声速内收缩进气遵试验研究!JI．靛空学报，2016。37(10)：2970一2979．L

7、Yz．ZHANGKY，sUND．ExDerlmenta

8、investigati∞onahyoersonicInwa

9、fd{“mIng㈣eto{rectan驯

10、ar-lo-c“cu

11、arshaDeWithcon—t硎edMachnumberdistr．butionCJ]?AclaAeronaul}caetAst『onautlcas{nica．2016．37(10)：2970一2979．李永洲，等：马赫数可控的方转圆高超声速内收缩进气道试验研究一种等收缩比的变截面进气道设计方法，其基准流场是样条曲线。南向军等[16]基于压力可控的基准流场，设计了矩形转圆内收缩进气道并进行了风洞试验。从内收缩进气道的设计流程可以看出，截面渐变的进气道

12、性能也直接由基准流场决定，提高进气道总体性能必须由基准流场人手。目前研究的轴对称基准流场[9删大多是典型的“两波三区”结构，较强的前缘激波不但会造成设计的进气道压缩效率降低，而且较强的唇口反射激波也容易引起不起动。因此，文献[19]将这道前缘激波分解为一道较弱的弯曲激波和部分等熵压缩波，提出了一种新型的“四波四区”结构基准流场，可以获得更高的压缩效率。本文在