双向飞翼空天飞行器概念外形研究

• 作者: 刘晓斌 徐柯哲 朱国祥
• 来源期刊: 空气动力学学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 双向飞翼 空天飞行器 高升阻比 稳定性 飞行模态转换
• 年，卷（期）: 2017,（3）
• 所属期刊栏目: 专栏——高超声速
• 页码范围: 415-420,443
• 页数: 7页
• 分类号: V411.4
• 字数: 4476字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7638/kqdlxxb-2017.0021

摘要

空天飞行器飞行速域宽,气动外形需同时考虑起飞高升力与超/高超声速高升阻比需求,给飞行器的气动布局设计带来很大难度.双向飞翼飞行器概念具有两个互相垂直的对称面,在亚声速时以大展弦比模态飞行,可获得足够的升力,超/高超声速时以小展弦比模态飞行,可尽量降低激波阻力,飞行模态转换的转换通过机身旋转90°实现,可能解决宽速域高升阻比设计矛盾.本文据此构建了一种双向飞行空天飞行器外形,并开展了CFD数值仿真.结果表明,与Sanger类常规布局的空天飞行器相比,双向飞翼概念外形的亚声速时最大升阻比为16,提升30%~50%;高超声速段升阻比性能基本相当,最大升阻比4,说明该外形是一种有潜力的空天往返飞行器方案.在此基础上,从飞行器技术实现角度,系统梳理了双向飞翼飞行器方案面临的三大技术难点,并提出了可行的解决途径或可能的攻关方向.针对飞行器纵向静不稳定度偏大问题,提出调整机身平面形状和剖面形状等,可使静不稳定度降低至10%以内;针对飞行模态转换控制困难问题,创新性地提出了一种基于非对称垂尾的控制方法,在飞行器两个飞行模态下各安置一片垂尾,在提供了足够的模态转换控制力矩的同时,改善了飞行器的横航向稳定性;针对发动机耦合设计问题,提出了一种新的涡轮和火箭发动机独立垂直布置的方法,降低了空天飞行器对组合动力技术的依赖性,有助于双向飞翼空天飞行器的早日实现.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	刘晓斌		2	4	1.0	2.0
2	徐柯哲		2	4	1.0	2.0
3	朱国祥		2	4	1.0	2.0