為同時獲得高超聲速飛機高升阻比、高容積率、和高升力, 最近一項研究提出一種全新布局。《中國科學 物理學 力學 天文學》英文版2018年第2期封麵文章報道了這一工作。
（神秘的地球uux.cn報道）據EurekAlert!：近期一項研究提出一種全新的“I”型雙升力麵布局, 采用這種布局的飛行器可同時滿足高升阻比、高升力係數和高容積率的“三高”需求, 該布局為未來高超聲速飛機的設計開辟了一條新途徑。
這篇名為“Hypersonic I-shaped aerodynamic configurations”的快報文章以封麵形式發表於《中國科學: 物理學 力學 天文學》英文版2018年第2期, 由中國科學院力學研究所崔凱研究員擔任通訊作者撰寫。
高超聲速飛機的飛行速度一般可達現有飛機的7倍以上, 可大幅縮短飛行時間, 為未來洲際旅行提供一種更為快捷舒適的交通工具。飛行器的氣動布局一般須具有“三高”特點, 即高升阻比以保證其航程, 高升力使其在高海拔巡航飛行條件下保持升重平衡, 高容積率以滿足載客/載貨需求。但由於在高速飛行條件下, 激波和摩擦阻力急劇上升, 飛行器的升阻比很難提升。此外, 升阻比和升力係數均與容積率存在強烈的矛盾關係, 這是現階段製約飛行器氣動性能提升的主要瓶頸問題。
針對上述問題, 該項研究提出了一種全新的氣動布局概念, 其主要特征在於采用雙升力麵立體布局方式, 由於軸向投影形狀類似於英文字母“I”, 故命名為“I”型布局。該布局的核心思想是采用了原創性的“高壓捕獲翼”設計原理, 通過在傳統布局上方增加額外的升力麵來有效捕獲兩次壓縮後的高壓氣流, 產生高升力並大幅提高飛行器的升阻比, 進而有效緩解容積率與上述氣動參數間的矛盾關係。該研究在前期基礎上, 綜合運用數值模擬、實驗設計和數值優化等技術開展了構型優化, 並基於高精度數值仿真對其性能進行了評估。結果表明, 其在大容積率(約0.175)條件下可獲得超過4.5的升阻比, 且在最優升阻比條件下升力係數較乘波體等現有先進布局提高達60%左右。
自2011年以來, 該研究團隊沿這一方向已堅持開展了7年多的研究。在現有工作基礎上, 後續還有一係列基礎科學和關鍵技術問題有待深入探索, 包括針對該布局形式的複雜的三維激波/激波相互作用、三維激波/邊界層相互作用、熱防護問題、新型布局的靜/動穩定性和控製等。
該文由中國科學院力學研究所高溫氣體動力學國家重點實驗室崔凱研究員、肖堯博士、徐應洲博士和李廣利博士共同完成, 並得到了國家自然科學基金(Grant Nos. 11372324和11572333) 以及高溫氣體國家重點實驗室 (Grant Nos. LHD2017TC01, LHD2017MS04和LHD2017QN03)的資助。

(责任编辑：龍岩市)