一种确定乘波特性依赖区的方法与流程

本发明属于高超声速气动布局设计领域，涉及一种确定乘波特性依赖区的方法。

背景技术：

1、在目前大多数的乘波体设计中，乘波面都是由流线追踪得到的流面。当前在应用乘波体概念进行气动布局设计时，默认乘波面不可修改，或不知道哪些范围可修改，这带来了很多问题：第一，内部部件布置、进气道一体化及安装翼舵等存在困难；第二，乘波体往往有一个巨大的腹部和底部，产生很大的底部阻力；第三，难以借鉴升力体、细长体、翼身融合体/组合体等典型高超声速布局的设计经验；第四，难以结合亚跨超航空器的设计思路以提高宽速域性能。这些问题导致乘波体的理论研究工作非常孤立，并给乘波体的工程实用带来了严峻挑战。如果能在不破坏乘波效应的基础上，确定乘波面是否可以修改、以及哪些范围可以修改，具有重大的理论价值和工程实践意义。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种确定乘波特性依赖区的方法，可以在不破坏乘波效应的基础上，确定乘波面不可以修改和可以修改的范围，对乘波体的扩容、减阻和宽速域设计具有重大的工程实践意义。

2、本发明的技术解决方案是：

3、第一方面，本发明提供一种确定乘波特性依赖区的方法，包括：

4、在乘波体轴对称流场中选定部分区域作为乘波特性依赖区基准流场；所述乘波特性依赖区基准流场边界是由主激波、物面和过主激波末端点的左行特征线簇构成的曲边三角形；

5、在乘波特性依赖区基准流场中通过流线追踪法获得流面，该流面即为乘波特性依赖区；所述流线追踪法的起始点在乘波面基准流场的主激波上，终点在过主激波末端点的左行特征线簇上。

6、优选的，乘波特性依赖区是指决定乘波体主激波的物面区域，为乘波面的一部分。

7、优选的，所述左行特征线簇通过特征线法或逆特征线法确定。

8、优选的，在乘波特性依赖区基准流场中通过流线追踪法获得流面的方法如下：

9、将给定的流线捕获管fct按子午面或密切面的个数离散成数据点，将离散后的数据点沿流向投影至主激波获得流线追踪起始点；

10、在每个子午面或密切面内，从流线追踪起始点在基准流场中追踪获得流线，追踪流线的终点在主激波末端点的左行特征线簇上；

11、组合所有流线获得流面，即为乘波依赖区。

12、优选的，所述乘波体为楔导乘波体、锥导乘波体、轴对称流场乘波体、密切锥乘波体或密切流场乘波体。

13、优选的，在密切锥和密切流场乘波体中，乘波特性依赖区范围跟激波出口型线曲率半径有关，曲率半径越小，乘波特性依赖区范围越大。

14、优选的，乘波特性依赖区的范围随基准流场马赫数和激波角的变化单调递增，但增长率随马赫数和激波角的增大逐渐降低。

15、第二方面，本发明提供一种确定乘波体可修改区域的方法，包括：

16、利用上述第一方面所述方法确定乘波特性依赖区；

17、乘波面上除乘波特性依赖区以外的区域均为乘波体可修改区域。

18、第三方面，本发明提供一种终端设备，包括：

19、存储器，用于存储至少一个处理器所执行的指令；

20、处理器，用于执行存储器中存储的指令，实现上述第一方面所述的方法。

21、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面所述的方法。本发明与现有技术相比有益效果为：

22、（1）本发明在不破坏乘波特性的基础上，确定乘波面可以修改的范围，为内部部件布置、进气道一体化及安装翼舵带来便利，同时有效降低底部阻力，便于布局设计，可以结合亚跨超航空器的设计思路以提高宽速域性能。因此，本发明对乘波体的扩容、减阻和宽速域设计具有重大的工程实践意义。

23、（2）本发明使用特征线理论寻找激波的依赖区，进而确定乘波特性依赖区，计算量小，效率高。

技术特征：

1.一种确定乘波特性依赖区的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种确定乘波特性依赖区的方法，其特征在于：乘波特性依赖区是指决定乘波体主激波的物面区域，为乘波面的一部分。

3.根据权利要求1所述的一种确定乘波特性依赖区的方法，其特征在于：所述左行特征线簇通过特征线法或逆特征线法确定。

4.根据权利要求1所述的一种确定乘波特性依赖区的方法，其特征在于：在乘波特性依赖区基准流场中通过流线追踪法获得流面的方法如下：

5.根据权利要求1所述的一种确定乘波特性依赖区的方法，其特征在于：所述乘波体为楔导乘波体、锥导乘波体、轴对称流场乘波体、密切锥乘波体或密切流场乘波体。

6.根据权利要求5所述的一种确定乘波特性依赖区的方法，其特征在于：在密切锥和密切流场乘波体中，乘波特性依赖区范围跟激波出口型线曲率半径有关，曲率半径越小，乘波特性依赖区范围越大。

7.根据权利要求1所述的一种确定乘波特性依赖区的方法，其特征在于：乘波特性依赖区的范围随基准流场马赫数和激波角的变化单调递增，但增长率随马赫数和激波角的增大逐渐降低。

8.一种确定乘波体可修改区域的方法，其特征在于，包括：

9.一种终端设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-7任一项所述的方法。

技术总结
本发明提出一种确定乘波特性依赖区的方法，属于高超声速气动布局设计领域。该方法在乘波体轴对称流场中选定部分区域作为乘波特性依赖区基准流场；在乘波特性依赖区基准流场中通过流线追踪法获得乘波特性依赖区，其中流线追踪法的起始点在乘波面基准流场的主激波上，终点在过主激波末端点的左行特征线簇上。本发明力图在不破坏乘波效应的基础上，确定乘波面的哪些范围可以修改、哪些范围不可修改，对乘波体的扩容、减阻和宽速域设计具有重大的工程实践意义。

技术研发人员：刘传振,孟旭飞,白鹏,王荣
受保护的技术使用者：中国航天空气动力技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13