捕獲曲線(xiàn)離散為一系列離散點(diǎn)，通過(guò)每個(gè)離散點(diǎn)做法 線(xiàn)，通過(guò)法線(xiàn)并垂直于進(jìn)氣捕獲曲線(xiàn)所在平面的一系列平面就是密切平面；
[0052] 七、在每個(gè)密切平面內(nèi)確定密切錐頂點(diǎn)的投影點(diǎn)，對(duì)于圓弧段，某個(gè)密切平面內(nèi)密 切錐頂點(diǎn)的投影點(diǎn)即為該圓弧段的圓心；對(duì)于直線(xiàn)段，由于其曲率半徑無(wú)限大，且要保證得 到直線(xiàn)前緣，所以某個(gè)密切平面內(nèi)密切錐頂點(diǎn)的投影點(diǎn)由一條特定直線(xiàn)與密切平面內(nèi)法線(xiàn) 的交點(diǎn)確定，這條特定直線(xiàn)必須通過(guò)圓弧圓心，并且保證投影點(diǎn)與進(jìn)氣捕獲曲線(xiàn)上對(duì)應(yīng)離 散點(diǎn)的連線(xiàn)與流動(dòng)捕獲管曲線(xiàn)有交點(diǎn)；
[0053] 八、在每個(gè)密切平面內(nèi)由激波角、密切錐頂點(diǎn)的投影點(diǎn)和進(jìn)氣捕獲曲線(xiàn)上對(duì)應(yīng)離 散點(diǎn)確定密切錐的頂點(diǎn)；
[0054] 九、根據(jù)激波角和巡航馬赫數(shù)，通過(guò)求解Taylor-Maccoll方程得到每個(gè)密切平面 內(nèi)的密切錐流場(chǎng)，由于所有密切錐的激波角和巡航馬赫數(shù)都相同只計(jì)算一次即可；
[0055] 十、在每個(gè)密切平面內(nèi)確定乘波體的前緣點(diǎn)，該點(diǎn)由流動(dòng)捕獲管和激波面（在密 切平面內(nèi)為一條線(xiàn)）的交點(diǎn)確定；
[0056] 十一、在每個(gè)密切平面內(nèi)以步驟十確定的前緣點(diǎn)為起點(diǎn)在圓錐流場(chǎng)中進(jìn)行流線(xiàn)追 蹤，追蹤至進(jìn)氣捕獲曲線(xiàn)所在平面，所得所有流線(xiàn)組成乘波體下表面；
[0057] 十二、在每個(gè)密切平面內(nèi)以步驟十確定的前緣點(diǎn)為起點(diǎn)在自由流場(chǎng)中進(jìn)行流線(xiàn)追 蹤，追蹤至進(jìn)氣捕獲曲線(xiàn)所在平面，所得所有流線(xiàn)組成乘波體上表面；
[0058] 十三、由圓錐流場(chǎng)提供的無(wú)粘流場(chǎng)信息在指定高度和機(jī)身長(zhǎng)度下利用參考溫度法 和壓縮平板的粘性力計(jì)算方法給出乘波體的升阻比，并計(jì)算體積效率。
[0059] 步驟一中指定巡航馬赫數(shù)、飛行高度H和機(jī)身長(zhǎng)度L，機(jī)身長(zhǎng)度如圖2中所示直 線(xiàn)段OV的長(zhǎng)度；
[0060] 步驟二中乘波體后掠角A如圖2中所示，上限由如下公式確定：
[0061] A<90° -Sin1(IMra)
[0062] 步驟三中激波角P的變化范圍由如下公式確定：
[0063] sin1QMmXP〈90。-入
[0064] 步驟四中的流動(dòng)捕獲管曲線(xiàn)如圖3中的直線(xiàn)段OE所示，與水平線(xiàn)夾角為0，其長(zhǎng) 度s可由下式確定：
[0066] 步驟五中的進(jìn)氣捕獲曲線(xiàn)如圖3中的曲線(xiàn)段RAE所示，RA為圓弧段，AE為直線(xiàn)段， 點(diǎn)〇為圓弧RA的圓心，該曲線(xiàn)與流動(dòng)捕獲管曲線(xiàn)的夾角Y可由下式計(jì)算：
[0067] y= 9+sin1(tan入?tan0 )
[0068] 直線(xiàn)度AE的長(zhǎng)度1可由下式計(jì)算：
[0072] 步驟六中的離散點(diǎn)如圖4中的"?"所示，法線(xiàn)如圖4中的虛線(xiàn)所示；
[0073] 步驟七中的密切錐頂點(diǎn)的投影點(diǎn)如圖4中的"〇"所示；
[0074] 步驟八中的密切錐頂點(diǎn)如圖5中的M點(diǎn)所示，該點(diǎn)為OFR所在密切平面內(nèi)密切錐 的頂點(diǎn)，該點(diǎn)位置可由OM線(xiàn)段的長(zhǎng)度確定，OM線(xiàn)段的長(zhǎng)度由激波角和OR線(xiàn)段的長(zhǎng)度確定， 計(jì)算公式如下：
[0076] 其它密切平面內(nèi)的密切錐頂點(diǎn)均使用相同方法計(jì)算得到。
[0077] 步驟十二中的體積效率米用如下定義：
[0079] 其中Sp為乘波體的平面面積。
[0080] 具體實(shí)施如下：
[0081] 設(shè)定飛行條件為：30公里高度，6馬赫的巡航馬赫數(shù)，設(shè)定機(jī)身長(zhǎng)度為20米，在此 條件下生成乘波體并說(shuō)明其上表面的渦升力。
[0082]-、根據(jù)巡航馬赫數(shù)計(jì)算后掠角的上限為80. 4°，本實(shí)例取后掠角為75° ;
[0083] 二、根據(jù)巡航馬赫數(shù)和后掠角確定激波角在9. 6°到15°之間，本實(shí)例取12° ;
[0084] 三、確定流動(dòng)捕獲管曲線(xiàn)，與水平線(xiàn)的夾角取0°，計(jì)算得到該曲線(xiàn)長(zhǎng)度為5. 36 米；
[0085] 四、確定進(jìn)氣捕獲曲線(xiàn)，計(jì)算得到其直線(xiàn)段與流動(dòng)捕獲管曲線(xiàn)夾角為52. 5°，直線(xiàn) 段的長(zhǎng)度為8. 80米，圓弧的半徑為6. 76米；
[0086] 五、對(duì)進(jìn)氣捕獲曲線(xiàn)進(jìn)行離散，獲得離散點(diǎn)，并由離散點(diǎn)確定密切平面，在每個(gè)密 切平面內(nèi)確定密切錐頂點(diǎn)；
[0087] 六、由Taylor-Maccoll方程求解來(lái)流馬赫數(shù)為6馬赫，激波角為12°的圓錐流 場(chǎng)；
[0088] 七、計(jì)算乘波體前緣曲線(xiàn)，由流動(dòng)捕獲管和每個(gè)密切面內(nèi)的圓錐激波的交點(diǎn)組 成；
[0089] 八、在每個(gè)密切平面內(nèi)，以計(jì)算得到的乘波體前緣曲線(xiàn)上的點(diǎn)為起點(diǎn)，分別在圓錐 流場(chǎng)和自由流場(chǎng)中做流線(xiàn)追蹤，圓錐流場(chǎng)中的流線(xiàn)組成的流面即為乘波體的下表面，自由 流場(chǎng)中的流線(xiàn)組成的流面即為乘波體的上表面，生成外形如圖1所示；
[0090] 九、估算乘波體的性能：升阻比為6. 58,體積效率為0. 2221 ;
[0091] 十、上表面渦升力驗(yàn)證，使用計(jì)算流體力學(xué)工具在30公里，馬赫數(shù)6的情況下，分 別計(jì)算攻角為〇°、4°和6°攻角的乘波體流場(chǎng)，可以看出在4°時(shí)，上表面已經(jīng)存在明顯 的低壓區(qū)，6°時(shí)這種低壓效應(yīng)更加明顯。
[0092] 本發(fā)明并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書(shū)中披露的 新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種后掠角可控的尖頂點(diǎn)密切錐乘波體，其特征在于所述乘波體的整個(gè)前緣為一條 直線(xiàn)段，所述直線(xiàn)段前緣的后掠角的角度在設(shè)計(jì)階段可控，氣捕獲曲線(xiàn)由一條直線(xiàn)段和一 段圓弧組成，圓弧位于靠近對(duì)稱(chēng)面一側(cè)，圓心為流動(dòng)捕獲管曲線(xiàn)位于對(duì)稱(chēng)面上的端點(diǎn)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種后掠角可控的尖頂點(diǎn)密切錐乘波體的生成方法，其特征 在于包括以下步驟： 步驟一、根據(jù)設(shè)計(jì)需要，給定巡航馬赫數(shù)、飛行高度和機(jī)身長(zhǎng)度； 步驟二、確定后掠角，根據(jù)巡航馬赫數(shù)確定乘波體后掠角的上限，然后根據(jù)設(shè)計(jì)需要選 擇一個(gè)合理的后掠角； 步驟三、確定激波角，首先由巡航馬赫數(shù)和后掠角的上限確定激波角的變化范圍，然后 根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇一個(gè)合理的激波角； 步驟四、給定流動(dòng)捕獲管曲面，該曲面由其在乘波體底部所在平面上的投影曲線(xiàn)流動(dòng) 捕獲管曲線(xiàn)確定，為保證得到直線(xiàn)前緣，該曲線(xiàn)采用一條與水平線(xiàn)呈一定夾角的直線(xiàn)段，其 長(zhǎng)度可由機(jī)身長(zhǎng)度和后掠角確定； 步驟五、給定進(jìn)氣捕獲曲線(xiàn)，該曲線(xiàn)由一條直線(xiàn)段和一段圓弧組成，圓弧位于靠近對(duì)稱(chēng) 面一側(cè)，圓心為流動(dòng)捕獲管曲線(xiàn)位于對(duì)稱(chēng)面上的端點(diǎn)，直線(xiàn)段位于遠(yuǎn)離對(duì)稱(chēng)面一側(cè)，其一端 與圓弧相連，連接點(diǎn)處保證一階導(dǎo)數(shù)連續(xù)，另一端與流動(dòng)捕獲管曲線(xiàn)遠(yuǎn)離對(duì)稱(chēng)面的端點(diǎn)相 連，在該連接點(diǎn)處兩條直線(xiàn)段呈一定夾角； 步驟六、確定密切平面，將進(jìn)氣捕獲曲線(xiàn)離散為一系列離散點(diǎn)，通過(guò)每個(gè)離散點(diǎn)做法 線(xiàn)，通過(guò)法線(xiàn)并垂直于進(jìn)氣捕獲曲線(xiàn)所在平面的一系列平面就是密切平面； 步驟七、在每個(gè)密切平面內(nèi)確定密切錐頂點(diǎn)的投影點(diǎn)，對(duì)于圓弧段，某個(gè)密切平面內(nèi)密 切錐頂點(diǎn)的投影點(diǎn)即為該圓弧段的圓心； 步驟八、在每個(gè)密切平面內(nèi)由激波角、密切錐頂點(diǎn)的投影點(diǎn)和進(jìn)氣捕獲曲線(xiàn)上對(duì)應(yīng)離 散點(diǎn)確定密切錐的頂點(diǎn)； 步驟九、根據(jù)激波角和巡航馬赫數(shù)，通過(guò)求解Taylor-Maccoll方程得到每個(gè)密切平面 內(nèi)的密切錐流場(chǎng)； 步驟十、在每個(gè)密切平面內(nèi)確定乘波體的前緣點(diǎn)，該點(diǎn)由流動(dòng)捕獲管和激波面的交點(diǎn) 確定； 步驟十一、在每個(gè)密切平面內(nèi)以步驟十確定的前緣點(diǎn)為起點(diǎn)在圓錐流場(chǎng)中進(jìn)行流線(xiàn)追 蹤，追蹤至進(jìn)氣捕獲曲線(xiàn)所在平面，所得所有流線(xiàn)組成乘波體下表面； 步驟十二、在每個(gè)密切平面內(nèi)以步驟十確定的前緣點(diǎn)為起點(diǎn)在自由流場(chǎng)中進(jìn)行流線(xiàn)追 蹤，追蹤至進(jìn)氣捕獲曲線(xiàn)所在平面，所得所有流線(xiàn)組成乘波體上表面； 步驟十三、由圓錐流場(chǎng)提供的無(wú)粘流場(chǎng)信息在指定高度和機(jī)身長(zhǎng)度下利用參考溫度法 和壓縮平板的粘性力計(jì)算方法給出乘波體的升阻比，并計(jì)算體積效率。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種后掠角可控的尖頂點(diǎn)密切錐乘波體的生成方法，其特征 在于所述步驟八中的某個(gè)密切平面內(nèi)密切錐頂點(diǎn)的投影點(diǎn)由一條直線(xiàn)與密切平面內(nèi)法線(xiàn) 的交點(diǎn)確定。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種后掠角可控的尖頂點(diǎn)密切錐乘波體的生產(chǎn)方法，其特征 在于所述直線(xiàn)通過(guò)圓弧圓心，且投影點(diǎn)與進(jìn)氣捕獲曲線(xiàn)上對(duì)應(yīng)離散點(diǎn)的連線(xiàn)與流動(dòng)捕獲管 曲線(xiàn)有交點(diǎn)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種后掠角可控的尖頂點(diǎn)密切錐乘波體，所述乘波體的整個(gè)前緣為一條直線(xiàn)段，所述直線(xiàn)段前緣的后掠角的角度在設(shè)計(jì)階段可控，氣捕獲曲線(xiàn)由一條直線(xiàn)段和一段圓弧組成，圓弧位于靠近對(duì)稱(chēng)面一側(cè)，圓心為流動(dòng)捕獲管曲線(xiàn)位于對(duì)稱(chēng)面上的端點(diǎn)；本發(fā)明通過(guò)后掠角可控的直線(xiàn)前緣在上表面產(chǎn)生穩(wěn)定分離渦，提高了上表面的氣動(dòng)性能卻未犧牲飛行器的體積效率，這對(duì)上表面的設(shè)計(jì)是非常有利的。
【IPC分類(lèi)】B64C21/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105059530
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510555706
【發(fā)明人】段焰輝, 范召林, 吳文華, 余雷
【申請(qǐng)人】空氣動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年9月2日