Research of low boom and low drag supersonic aircraft design

Sonic boom reduction will be an issue of utmost importance in future supersonic transport, due to strong regulations on acoustic nuisance. The paper describes a new multi-objective optimization method for supersonic aircraft design. The method is developed by coupling Seebass–George–Darden(SGD) inverse design method and multi-objective genetic algorithm.Based on the method, different codes are developed. Using a computational architecture, a conceptual supersonic aircraft design environment(CSADE) is constructed. The architecture of CSADE includes inner optimization level and out optimization level. The low boom configuration is generated in inner optimization level by matching the target equivalent area distribution and actual equivalent area distribution. And low boom/low drag configuration is generated in outer optimization level by using NSGA-II multi-objective genetic algorithm to optimize the control parameters of SGD method and aircraft shape. Two objective functions, low sonic boom and low wave drag, are considered in CSADE. Physically reasonable Pareto solutions are obtained from the present optimization. Some supersonic aircraft configurations are selected from Pareto front and the optimization results indicate that the swept forward wing configuration has benefits in both sonic boom reduction and wave drag reduction. The results are validated by using computational fluid dynamics(CFD) analysis.     

双尾撑布局弹性飞机配平诱导阻力分析与优化

基于能量方法推导了弹性飞机静气弹配平方程,提出了用定常涡格法结合Trefftz平面理论与阻力计算经验公式来求解弹性飞机定直平飞配平状态诱导阻力与配平阻力的分析思路,建立了通过机翼几何扭转角优化配置减小全机诱导阻力的分析方法.以某双尾撑无人机为例进行研究,分析发现尾撑纵向弯曲刚度对该布局飞机的全机诱导阻力、升降舵配平舵偏型阻及全机阻力等参数有重要影响.优化分析结果表明:通过机翼扭转角的合理优化,可使全机展向升力分布形式更接近于椭圆分布,进而有效减小全机诱导阻力,且对其他阻力分量也有一定的减缓效果.     

在落震试验中起转和回弹载荷的模拟情况对试验结果的影响

起转和回弹载荷的模拟是影响起落架落震试验结果的重要因素。通过在立柱式落震试验台上进行不同模拟跑道的起落架带转落震试验,得到了某些典型起转和回弹载荷模拟情况下的落震试验结果。通过对这些落震试验结果进行分析和讨论,得出了在立柱式落震试验台上进行落震试验时合理的起转和回弹载荷的模拟方式。研究结果表明 :在立柱式落震试验台上进行起落架落震试验时,使用合理的起转和回弹载荷的模拟方式,可以将机轮与模拟跑道之间定点摩擦对试验结果的影响减到最小。     

一次调节通道流阻特性的数值模拟

为了研究冷却剂在层板发汗冷却推力室一次调节通道中的流动特性，引入了粗糙粘度μR的概念及其计算式，用有效粘度μ1,eff代替分子粘度μ，导出了冷却剂在一次调节通道中层流流动的N—S方程并对其进行了数值求解。计算结果表明，利用μ1,eff＝μR μ代数模型计算得到的流动结果与试验数据吻合较好，说明冷却剂在Dh≈0．16mm--18mm的一次调节通道中层流流动时，可不计微小尺度的效应，但应考虑壁面粗糙度对流动的影响。     

动态气动实验的数据处理研究

气动动态实验记录中,往往包含有各种类型的干扰,有时会掩盖准确的气动结果,因而针对各种“干扰”的成因与机理,采取有针对性的数值处理方法才是正确的,有效的。本文介绍双频率非线性模型数据拟合方法的一种应用研究情况。     

固体推进剂药浆适应期的研究

本文研究了抑制剂乙酰丙酮(HAA)对硝酸酯增塑的端羟基共聚醚和多异氰酸酯固化反应的影响.通过改变〔HAA〕/〔FeAA〕和〔HAA〕/〔T-12〕的摩尔比,可以有效地调节其固化反应的适应期.在固体含量为70～75%的配方中,采用HAA/T-12固化催化体系,药浆的适应期得以延长,并给出合格的固化样品.     

丁羟推进剂新型偶联剂

阐述了丁羟推进剂高温偶联剂选择原则.评定了四类九种偶联剂,指出硼化合物具有提高高温力学性能的优异功能.尤其是硼酸酯化合物5527,能大幅度提高高温力学性能,是优异的丁羟推进剂新型偶联剂.     

钝体/阻流孔式气动阀工作机理及流阻特性研究

针对脉冲爆震发动机的工作特点构思了一种钝体-阻流孔式气动阀,对该气动阀的工作机理进行了分析,通过二维数值方法初步研究了该气动阀的流场分布情况及流阻特性.结果表明:该气动阀具有良好的单向性,出口压力为100kPa时,该气动阀在来流压力100kPa      

添加剂对超高温抗氧化C/C复合材料力学性能的影响

文摘通过在C/C复合材料内部引入添加剂,研制出超高温抗氧化C/C复合材料。结果表明:与纯C/C复合材料对比,超高温抗氧化C/C复合材料的力学性能有不同程度的下降。采用OM、SEM等手段从宏观和微观尺度发现,添加剂对碳纤维造成的化学损伤、添加剂和基体与纤维热物理不相容引起纤维在复合过程中断裂是其中主要因素。     

阻力伞及气囊气动特性风洞试验技术研究

对阻力伞、气囊等柔性减速器进行了风洞试验研究。采用高速摄像清晰地记录了阻力伞在M=1．0条件下的开伞过程、气囊在M=6．0条件下充气过程的外形变化，准确地测得了气囊在M=6．0条件下充气过程的阻力时间历程，且气囊充气过程外形变化的时间历程与阻力时间历程相符。此外，对阻力伞高速风洞试验的堵塞度影响进行了研究。结果表明，通过研究，为柔性减速器的气动特性测试建立了新的试验技术。