《近空間高超聲速高升阻比布局飛行器動穩定性研究》是依託中國科學院力學研究所，由王發民擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：近空間高超聲速高升阻比布局飛行器動穩定性研究
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：王發民
- 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
目前我們面臨著由空間快速再入到大氣層中長航時高超聲速飛行的轉變，氣動布局也由大鈍頭低升阻比布局轉化為高升阻比複雜布局，目前國內對這類布局的動穩定性研究還未開展起來。針對近空間高超聲速長航時大機動飛行面臨的工程科學問題，開展該飛行條件下大梯度墒層、強粘性干擾和激波/邊界層干擾等複雜流動現象的基礎研究，以此為依據，建立一種相適應的基於CFD的非定常氣動力工程模型，同時在CFD/RBD耦合系統的基礎上，開展氣動力降階方法研究。通過上述兩種途徑，建立滿足寬速域、寬空域高升阻比複雜外形工程需求的高效非定常氣動力工程計算理論體系和軟體平台。利用上述理論和計算平台，開展耦合系統失穩敏感性分析。進而結合控制系統和氣動操縱，開展閉環耦合系統的失穩敏感性研究。針對典型高升阻比外形，開展激波風洞自由飛實驗，對上述理論進行驗證。
結題摘要
目前高超聲速飛行正面臨著由空間快速再入到大氣層中長航時高速飛行的轉變，氣動布局也由大鈍頭布局轉化為高升阻比複雜布局，其動態耦合特性是我們在理論和實踐中沒有遇到的新的工程科學問題。在本項目中，我們開展了適用於強粘性干擾問題的高效高精度非定常氣動力建模研究，並建立了滿足寬速域、寬空域高升阻比複雜外形工程需求的高效非定常氣動力與動穩定性計算理論體系和軟體平台。針對我國高超聲速飛行器在飛行試驗中所暴露出來的安定面嚴重燒蝕問題，我們建立了不依靠安定面實現靜穩定性的乘波布局設計理論基礎和技術途徑；提出了適用於強粘性干擾的高超聲速非定常氣動力工程模型（粘性修正當地流活塞理論，VLPT），發展了基於“非均勻分層採樣”的非定常氣動力代理-降階模型，以及基於參數敏感性的自適應採樣代理-降階模型；基於VLPT和降階模型發展了多自由度耦合動穩定性分析方法，發現了乘波飛行器的兩種典型橫航向耦合失穩模態；針對典型高升阻比外形，開展風洞測力和自由飛實驗，對上述理論進行了驗證，闡明了HTV-2首飛失敗的原因。上述工作已在我國高超聲速助推滑翔飛行器研究方面獲得工程套用。與型號部門合作設計的滿足裝填、飛行控制和防熱等工程需求的高超聲速高升阻比滑翔飛行器方案，不依靠安定面可實現靜穩定性，巡航狀態下最大升阻比突破4，僅通過兩個舵面實現了飛行包線內的氣動操縱，該氣動布局已被選為預研型號備選方案。
