为什么世界上可见的高超声速飞行器都是扁平的?

2019-11-19 10:56来源:科普中国-军事科技前沿

  出品:科普中国

  作者:高太元

  策划:金赫

  监制:光明网科普事业部

  为什么世界上可见的高超声速飞行器都是扁平的?

为什么世界上可见的高超声速飞行器都是扁平的?为什么世界上可见的高超声速飞行器都是扁平的?

图为:乘波体示意图

  高超声速飞行器是指飞行速度超过5倍当地音速的飞行器。通过目前一些公开资料或概念图可以发现,这类飞行器外形扁平,与长久以来人们对于火箭、导弹或飞机那种相对饱满、匀称、流线型外形的认识,有较大差别。之所以目前世界上可见的高超声速飞行器都是扁平的,在于这种设计方式经过科学验证,对于提高飞行器在高超声速环境下的效能,发挥了巨大的作用。增升减阻设计是高超声速飞行器气动布局优化的主要目标之一。一方面使飞行器获得较大的升质比,提高滑翔高度,降低表面热环境,减轻防热压力,减轻防热重量;另一方面获得较大的升阻比,增大滑翔距离与射程。

  区别于亚声速飞行器阻力诱导机制,高超声速飞行器除摩擦阻力外,激波、马赫波存在造成能量损耗、飞行器底部膨胀波、激波、喷管喷流之间复杂的流场结构,使激波波阻、飞行器底阻成为高超声速飞行器阻力的重要组成部分。在满足装填需求条件下,高超声速飞行器纵向尺度要小,以减小头激波、前缘激波产生的激波波阻。

  另一方面,高超声速飞行器往往采用翼身组合体/融合体、升力体和类乘波体气动布局进一步提高升力特性,这类气动布局的共同点是飞行器存在较大的升力面。因此,高超声速飞行器往往都是高升力、低阻力的“扁平”布局。

  综上所述,目前高超声速飞行器采用了相似的设计理念,在外形方面趋于一致。

  高太元,北京机电工程总体设计部,高级工程师,工学博士,主要研究领域为流体力学、空气动力学。

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[责编:赵清建]

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