基于全乘波压缩面的背部进气高超飞行器构型探究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11572333
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0903.空气动力学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Basic requirements of next-generation hypersonic cruise vehicles include high lift-to-drag ratio and large effective volume. Besides, such aircrafts always flight at small angle of attack. To aim at these requirements and characteristics, a conceptual configuration based on multi-waveriders- combination with dorsal mounted engines is proposed in this application. The basic idea is as follows. Two scramjets are mounted on the top of a waverider, and the pre-compression surface of each inlet of scramjet is also designed as a waverider. Therefore, advantages of waveriders include high lift-to-drag ratio, high airflow mass catch, and uniform compression are fully retained. Compared with present configurations with abdominal intake, higher aerodynamic performance may be obtained since the disturbance to the lower surface of the vehicle derived from scramjet modules was eliminated. In addition, such a configuration leads to more reasonable use of the volume. .The target of this project is to explore a new way of configuration design for long-range hypersonic aircrafts. Correspondingly, various modules included parameterized design methods of complex surfaces, computational fluid dynamics, nonlinear optimization methods will be integrated as essential tools; and a series of studies of configurations design, performances evaluation, and aerodynamic shapes optimization will be carried on. We deem that a family of advance configurations with promising perspective will be developed at the end of the project. Moreover, expected results also include performances parameters of these configurations and primary rules between these parameters and corresponding design variables. We also have faith that these results will directly support the configuration development of next-generation hypersonic near-space aircrafts.
针对下一代高超声速巡航飞行器高升阻比、大有效容积等设计需求及小攻角巡航的特点,提出一种基于多乘波体组合的背部进气布局飞行器概念,旨在为长航时高超声速飞行器构型设计探索一条新途径。主要思路为以完整的乘波体作为飞行器下表面,其背部搭载两台发动机,且每个流道的进气道外压缩面亦采用垂直布置的乘波体。该方案将同时利用乘波体高升阻比、高来流捕获量及压缩均匀等优势,且由于去除了发动机对机体下表面的干扰,较腹部/旁侧进气布局应可获得更好的气动性能,并可更加有效的利用容积。具体研究拟结合运用复杂曲面参数化方法、计算流体力学及非线性数值优化方法等工具,依次开展构型设计、性能评估及气动优化等工作。预期可提出一类具有工程推广前景的先进构型,获得其相关的气动/几何性能参数,并总结出相关设计参数对上述性能影响的初步规律,从而为下一代高超声速飞机的构型设计提供直接支撑和有价值的参考。

结项摘要

高超声速飞机是目前国内外的热点研究对象。依据进气方式可主要分为腹部进气、旁侧进气和背部进气三种布局。本项目以提升整机宽速域气动性能为主要目标,基于背部进气布局开展了一系列探索性研究。旨在为长航时高超声速飞行器构型设计提供一条新思路。主要工作包括:.1)发展了一种组合前缘乘波体设计方法。结果表明运用该方法生成的乘波体可在较大参数范围内获得较好的升阻比,且外形相对平坦的乘波体构型其升阻比较优。以此为基础,发展了一种三乘波体前体的生成方式。并进一步开展了初步的翼身融合整机设计。分析结果表明,在考虑粘性的情况下,构型下表面均保持较完整的乘波特性,从而有效提升整机气动性能,并可实现纵向静稳定。.2)开展了背置单进气口布局的构型研究。计算结果表明前体对来流质量流量具有较好的捕获能力,于设计工况基本实现激波封口,出口马赫数分布均匀,受攻角、侧滑角的影响较小。另外,此类构型较易实现纵向和航向的静稳定性设计,利用乘波体的自然外凸亦可实现横向静稳定。.3)以升阻比最大作为优化目标,基于背置单进气口布局构型,结合运用CFD分析、均匀实验设计方法、代理模型方法和遗传算法开展了气动外形优化设计。结果表明,其最优升阻比于2°飞行攻角条件下可达6.55。此外还开展了多攻角、侧滑角工况的气动性能评估。.4)结合一种典型的TBCC发动机模块,以未来高超声速客机为应用设想,开展了具有实用化前景的飞行器概念研究。结果表明,即便在考虑发动机内流道阻力的条件下,采用背置单进气口布局的构型仍可获得较高的升阻比。同时,通过压缩面形状变化,可有效改善内部容积。另外,压缩面形状变化还对整机压心位置有较为明显的影响,因此也可作为飞行器配平姿态调整的有效手段。.研究结果表明,由于飞行器下压缩面可以采用完整的乘波体设计,因此其在高超声速巡航条件下升阻比可以有效提升并满足发动机来流要求,可作为未来高超飞机的备选方案。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(8)
专利数量(0)
基于实验设计方法的高超声速飞机前缘型线优化分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡守超;崔凯;李广利;肖尧;司徒明
  • 通讯作者:
    司徒明
升阻比对可重复使用运载器爬升特性影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国科学:技术科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔凯;徐应洲;李广利;肖尧;王浩祥
  • 通讯作者:
    王浩祥
高压捕获翼前缘型线优化和分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李广利;崔凯;肖尧;徐应洲
  • 通讯作者:
    徐应洲
High-Pressure Capturing Wing Configurations
高压捕获翼配置
  • DOI:
    10.2514/1.j055395
  • 发表时间:
    2017-03
  • 期刊:
    Aiaa Journal
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Cui Kai;Li Guang-Li;Xiao Yao;Xu Ying-Zhou
  • 通讯作者:
    Xu Ying-Zhou
Hypersonic I-shaped aerodynamic configurations
高超音速 I 形气动配置
  • DOI:
    10.1007/s11433-017-9117-8
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
    Science China Physics, Mechanics & Astronomy
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Kai Cui;Yao Xiao;Yingzhou Xu;Guangli Li
  • 通讯作者:
    Guangli Li

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其他文献

粗颗粒含量对川西混合土抗剪强度的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔凯;苏磊
  • 通讯作者:
    苏磊
1000L/min 2D伺服阀实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    崔凯;李胜;阮健;孙杰;李祖华
  • 通讯作者:
    李祖华
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    广东化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王良成;王良璧;李素芳;崔凯
  • 通讯作者:
    崔凯
密集连接网络在SAR与多光谱影像融合中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    光学精密工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王书涛;崔凯;孔德明;刘诗瑜;吴兴
  • 通讯作者:
    吴兴
三维后体/尾喷管一体化构型优化设计及性能分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Chinese Science Bulletin
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高太元;崔凯;王秀平;胡守超;杨国伟;任亮
  • 通讯作者:
    任亮

其他文献

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崔凯的其他基金

高速飞行器高压捕获翼新型气动构型研究
  • 批准号:
    11372324
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目
高超声速飞行器构型优化的熵-同伦扰动方法研究和应用
  • 批准号:
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    2009
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    重大研究计划
基于反设计和神经网络的高超声速飞行器多学科/多目标优化
  • 批准号:
    10502053
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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