一种进出口形状可控的吸气式高超声速飞行器排气喷管的设计方法

摘要

本发明公开了一种进出口形状可控的吸气式高超声速飞行器排气喷管的设计方法，其以轴对称最大推力环形流场为基准流场，分别以待设计排气喷管的进口尺寸、出口尺寸作为流线追踪的起点，通过流线追踪的方式在基准流场分别对应地获得第一过渡喷管、第二过渡喷管，接着采用混合函数加权平均第一过渡喷管、第二过渡喷管相应位置处的流线坐标，即可获得待设计排气喷管。由此可知，本发明所述的待设计排气喷管为在设计过程中喷管进、出口尺寸可控的无粘条件下的高超声速排气喷管，同时，该排气喷管能够产生最大推力。

主权项

一种进出口形状可控的吸气式高超声速飞行器排气喷管的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）选定基准流场——以轴对称最大推力环形流场为基准流场；所述轴对称最大推力环形流场包括流场进口和流场出口，流场进口和流场出口的内环通过回转母线连接，而流场进口和流场出口的外环通过流场膨胀回转壁面连接，流场膨胀回转壁面能够在气流膨胀加速过程中产生最大推力，另外，基准流场的流场进口和流场出口满足以下条件：在流场进口，待设计排气喷管的进口能够分别与回转母线、流场膨胀回转壁面的内壁相切；在流场出口，待设计排气喷管的出口能够分别与回转母线、流场膨胀回转壁面的内壁相切；（2）分别获取第一过渡喷管、第二过渡喷管——第一过渡喷管的获取步骤：首先，在流场进口的流场膨胀回转壁面与回转母线之间设置第一过渡喷管的进口，该第一过渡喷管的进口尺寸与待设计排气喷管的进口尺寸一致，接着，以该第一过渡喷管的进口为流线起点，通过流线追踪至基准流场的流场出口，获得第一过渡喷管的出口以及连接在第一过渡喷管的进口、出口之间的三维膨胀型面，所述第一过渡喷管的出口能够分别与回转母线、流场膨胀回转壁面的内壁相切；第二过渡喷管的获取步骤：首先，在流场出口的流场膨胀回转壁面与回转母线之间设置第二过渡喷管的出口，该第二过渡喷管的出口尺寸与待设计排气喷管的出口尺寸一致，接着，以该第二过渡喷管的出口为流线起点，通过流线追踪至基准流场的流场进口，获得第二过渡喷管的进口以及连接在第二过渡喷管的进口、出口之间的三维膨胀型面，所述第二过渡喷管的进口能够分别与回转母线、流场膨胀回转壁面的内壁相切；（3）通过混合函数对第一过渡喷管、第二过渡喷管相应位置处的流线坐标进行加权处理，即可获得待设计排气喷管；其中：；式中：,、分别为XOY坐标系中，流场进口和流场出口的坐标，x的取值在、之间；为x坐标对应位置处的第一过渡喷管的流线坐标，为x坐标对应位置处的第二过渡喷管的流线坐标，为x坐标对应位置处，经过混合函数加权后的流线坐标；所述的XOY坐标系，其X轴沿基准流场的轴对称回转中心线设置，而Y轴则为与X轴相垂直的线，原点O为X轴、Y轴相交点。