[发明专利]一种带过渡段的尖顶点双后掠密切锥乘波体

摘要

本发明公开一种带过渡段的尖顶点双后掠密切锥乘波体，所述乘波体的每一个前缘分别由两条直线段和连接直线段的过渡曲线组成，从尖点开始第一条直线段对应第一个后掠角，第二条直线段对应第二个后掠角，两个后掠角的角度在设计阶段可控，所述过渡曲线将两条直线段连接并使得一阶导数和二阶导数连续。这种乘波体能够有效利用其后掠效应在上表面产生与双三角翼类似的稳定分离涡，同时双后掠前缘扩大了乘波体的平面面积，能够更大程度的提高乘波体的升力，还无需降低体积效率；第二个后掠角角度小，与双三角翼效果类似，更有利于改善乘波体的低速性能；过渡段保证了两个后掠部分的前缘在几何上一阶导数连续。

主权项

1.一种带过渡段的尖顶点双后掠密切锥乘波体，所述乘波体的头部为尖点，其特征在于所述乘波体的每一个前缘分别由两条直线段和连接直线段的过渡曲线组成，从尖点开始第一条直线段对应第一个后掠角，第二条直线段对应第二个后掠角，两个后掠角的角度在设计阶段可控，所述过渡曲线将两条直线段连接并使得一阶导数和二阶导数连续；所述乘波体的生成方法采用以下步骤：步骤一、根据设计需要，给定巡航马赫数、飞行高度和机身长度；步骤二、确定第一个后掠角，根据巡航马赫数确定乘波体后掠角的上限，然后根据设计需要选择一个合理的后掠角；步骤三、确定第二个后掠角，该后掠角的值在第一个后掠角和零之间；步骤四、确定激波角，首先由巡航马赫数和第一个后掠角确定激波角的变化范围，然后根据设计需要选择一个合理的激波角；步骤五、确定第一后掠角对应的机身宽度，根据机身长度和第一后掠角确定第一后掠角对应机身宽度的变化范围，然后根据设计需要选择一个合理的机身宽度；步骤六、指定过渡段的两个控制参数，这两个参数可以控制过渡段对应的机身宽度；步骤七、给定进气捕获曲线，该曲线由一段圆弧、两条直线段以及连接两条直线段的过渡曲线组成，圆弧位于靠近对称面一侧，圆心为流动捕获管曲线位于对称面上的端点，两条直线段以及连接两条直线段的过渡曲线位于远离对称面一侧，第一条直线段一端与圆弧相连，另一端与过渡曲线连接，连接点处保证一阶导数连续，过渡曲线的另一端与第二条直线段一端连接，连接点处保证一阶导数连续，整条过渡曲线保证二阶导数连续，第二条直线段的另一端与流动捕获管曲线远离对称面的端点相连，在该连接点处与水平方向呈一定夹角；步骤八、给定流动捕获管曲面，该曲面由其在乘波体底部所在平面上的流动捕获管曲线确定，为保证得到直线前缘，流动捕获管曲线采用一条水平直线段，其长度为第一后掠角对应机身宽度、过渡段对应机身宽度和第二后掠角对应机身宽度的和；步骤九、确定密切平面，将进气捕获曲线离散为一系列离散点，通过每个离散点做法线，通过法线并垂直于进气捕获曲线所在平面的一系列平面就是密切平面；若过渡曲线的法线与相邻直线段上法向相交，则对法线方向进行调整直至其不相交为止；步骤十、在每个密切平面内确定密切锥顶点的投影点，对于圆弧段，某个密切平面内密切锥顶点的投影点即为该圆弧段的圆心；对于直线段，由于其曲率半径无限大，且要保证得到直线前缘，所以某个密切平面内密切锥顶点的投影点由一条特定直线与密切平面内法线的交点确定，这条特定直线必须通过圆弧圆心，并且保证投影点与进气捕获曲线上对应离散点的连线与流动捕获管曲线有交点；对于过渡曲线，要满足两点，一是要保证投影点与进气捕获曲线上对应离散点的连线与流动捕获管曲线有交点,二是投影点与离散点之间的长度要保证光滑过渡；步骤十一、在每个密切平面内由激波角、密切锥顶点的投影点和进气捕获曲线上对应离散点确定密切锥的顶点；步骤十二、根据激波角和巡航马赫数，通过求解Taylor‑Maccoll方程得到每个密切平面内的密切锥流场；步骤十三、在每个密切平面内确定乘波体的前缘点，该点由流动捕获管和激波面的交点确定；步骤十四、在每个密切平面内以步骤十三确定的前缘点为起点在圆锥流场中进行流线追踪，追踪至进气捕获曲线所在平面，所得所有流线组成乘波体下表面；步骤十五、在每个密切平面内以步骤十三确定的前缘点为起点在自由流场中进行流线追踪，追踪至进气捕获曲线所在平面，所得所有流线组成乘波体上表面；步骤十六、由圆锥流场提供的无粘流场信息在指定高度和机身长度下利用参考温度法和压缩平板的粘性力计算方法给出乘波体的升阻比，并计算体积效率。