高超声速飞行器上壁面多目标优化及性能分析

被引：4

作者：

高太元 ^{[1
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]}

崔凯 ^{[1
]}

胡守超 ^{[1
]}

王秀平 ^{[1
]}

机构：

[1] 中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室

[2] 北京机电工程总体设计部

来源：

力学学报 | 2013年 / 45卷 / 02期

关键词：

高超声速; 遗传算法; 机体容积; 升阻比; 计算流体力学;

D O I：

暂无

中图分类号：

V211.24 [空气动力学特性];

学科分类号：

0801 ; 080103 ; 080104 ;

摘要：

为分析小攻角巡航条件下吸气式高超声速飞行器上壁面的变化对其气动性能和容积的影响,以参数化后的飞行器上壁面对称面型线为设计变量,在飞行马赫数6.5,飞行高度27 km,飞行攻角为4的条件下,采用计算流体力学为性能分析工具,Pareto多目标遗传算法为优化设计方法,开展了二维条件下的升阻比/容积双目标优化设计.在此基础上,选择典型的二维优化结果,重构生成对应的三维构型并进行数值分析,获得了飞行器气动性能和容积间的相互关系.结果表明在巡航条件下,尽管二维/三维条件下飞行器的气动参数数值有较大差别,但在这2种条件下,飞行器的升阻比和容积间的关系均近似呈线性反比例关系.同时,对于三维构型而言,在给定容积不变的条件下,通过改变上壁面对称面型线的形状仅能使升阻比获得较小的增量(约0.36%).相比之下,当给定升阻比基本不变的条件下,飞行器容积可调空间相对较大,约为1.93%.此外,计算结果还表明,在飞行器的容积基本不变情况下,通过调节上壁面对称面型线,可使飞行器的俯仰力矩获得5%左右的调节空间,且其升阻比基本不变.

引用

页码：193 / 201

页数：9

共 17 条

[1]

Advancements in multidis-ciplinary design optimization applied to hypersonic vehicles toachieve closure. Kevin GB,GeoJoe K,Thomas AG. AIAA Paper 2008 -2591 . 2008

[2]

The ??X-51A Scramjet Engine Flight Demonstration Program. Joseph M.Hank,James S.Murphy,Richard C.Mutzman. AlAA 2008-2540 .

[3]

Hyper-X:Foundationfor future hypersonic launch veicles. McClinton CR,Rausch VL,Shaw RJ,et al. Acta Astronautica . 2005

[4]

Configuration optimization of hypersonic vehicles under transitional flow conditions. Sun,Q,Fan,J,Jiang,J.Z,Cui,K. AIAA 2009 -7229 . 2009

[5]

Multiobjective fault detection and isolation for flexible air-breathing hypersonic vehicle[J]. Xuejing Cai and Fen Wu* Department of Mechanical and Aerospace Engineering,North Carolina State University,Raleigh,NC 27695,USA. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011(01)

[6]

Hypersonic Propulsion Airframe IntegrationReview. Lewis M J. AIAA Paper 2003-4405 . 2003

[7]

Scramjet componentoptimization using CFD and design of experiments. MARK A Hagenmaier,,DOUGLAS L Dvis. AIAA 2002-0544 . 2002

[8]

A niched Pareto genetic algorithm for multiobjective optimization. Horn J,Nafpliotis N,Goldberg DE. Proceedings of the First IEEE Conference on Evolutionary Computation . 1994

[9]

Design of hypersonic flight ve-hicles:some lessons from the past and future challenges. Hirschel E H,Weiland C. CEAS Space Journal . 2011

[10]

Critical design issues for air-breathing hypersonic waverider missiles. Starkey R P,Lewis M J. Journal ofSpacecraft and Rockets . 2001

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