《近空間高超聲速飛行器防熱減阻一體化新概念研究》是依託中國科學院力學研究所，由姜宗林擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：近空間高超聲速飛行器防熱減阻一體化新概念研究
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：姜宗林
- 依託單位：中國科學院力學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為了實現近空間飛行器長時間飛行無燒蝕，本項目提出了流場重構式高超聲速飛行器一體化減阻防熱新概念。物理模型由飛行器鈍頭體和一個能側向噴流的支桿組成。物理過程是套用攜帶的冷卻劑主動冷卻飛行器頭部，冷卻劑吸熱汽化後沿支桿側向噴出。支桿能夠實現飛行器頭部流場的重構，通過改變弓型激波為錐型激波達到降低波阻、改善熱環境的目的。汽化的冷卻劑能夠冷卻支桿頂部，並通過增加錐型激波角起到近一步降低波阻和減少鈍頭體表面熱流的作用。氣動加熱量越高，冷卻支桿頂部的能力越強，錐型激波張角越大，氣動加熱量就減小，系統形成一種負反饋自調節機制。另外把氣動熱轉化為減阻的動力，無需額外能源系統。項目計畫通過分析重構流場、研究減阻規律；通過分析氣/固/氣耦合傳熱、研究熱防護機理；通過減阻防熱一體化研究、獲得新型熱防護系統的關鍵技術；並通過物理模型的綜合試驗，驗證獲得的氣動規律、熱防護系統特性、關鍵技術參數和系統最佳化的結構參數。
結題摘要
本項目提出了流場重構式近空間高超聲速飛行器防熱減阻一體化新概念，開展了深入的流動機理與物理規律研究，取得了一系列創新性成果。（1）針對流場重構式減阻減熱結構，探索了影響近空間高超聲速飛行器減阻防熱的主要氣體物理現象，發現激波/激波相互作用控制是實現減阻防熱的關鍵問題，提出了採用支桿頭部橫向射流來減弱激波/激波相互作用的新方法。（2）針對主動冷卻熱防護系統的氣/固/氣耦合傳熱規律，探索了冷卻介質吸熱汽化與支桿頂部冷卻傳質、傳熱的關聯平衡關係，理清了熱防護系統冷卻介質負反饋機制，為工程套用提供了關鍵數據與技術支撐。（3）針對流場重構式高超聲速飛行器流動不穩定現象，研究了飛行器頭部的氣動布局構型對非定常流動的影響，以及分離區的渦結構，提出增加“軍刺”形式的構型來抑制非定常流動，改善飛行器的穩定性。（4）針對近空間高超聲速飛行器的氣動力／熱特性，提出了基於氣動熱防護結構的高升阻比氣動構型。並在JF12激波風洞中對該氣動構型的氣動力／熱特性進行了試驗綜合評估。大長度模型的實驗結果驗證明本項目提出的流場重構式近空間高超聲速飛行器防熱減阻一體化新概念是正確的，基於氣動熱防護結構的高升阻比氣動構型的設計方法成功的，為先進近空間高超聲速飛行器氣動布局開闢新的探索途徑。
