一种全速域临近空间飞行器概念设计研究

发布时间：2020-03-25 09:05

【摘要】：临近空间飞行器是指运行在距离地面20~100 km的空域并执行特定任务的飞行器,而高超声速临近空间飞行器的水平起降方案一直是研究的热点与难点。本文提出了一种全速域水平起降可重复使用临近空间飞行器的概念方案,并在此基础上建立了三维数字化模型,研究了全速域的气动特性,设计了起降方案并对其起降性能进行了分析。探讨了该全速域临近空间飞行器的技术可行性,目的是为此类飞行器提供概念设计技术参考。研究内容与成果如下:1)根据水平起降和全速域的设计要求,研究了一种临近空间飞行器的总体布置方案,设计了几何外形并使用CATIA软件建立了三维数字化模型,使用工程计算方法估算了全机重量与重心位置。2)建立了临近空间飞行器全速域的气动分析模型,利用Fluent软件采用求解N-S方程组的有限体积法对模型进行了起降状态与巡航状态的气动特性分析,选取了起飞攻角和最佳巡航高度,分析了低速和高速飞行条件下的静稳定性。3)根据水平起降的要求对临近空间飞行器的起落装置进行了设计,主要包括起落架位置的布置,缓冲器设计参数的确定,并使用工程计算方法对刹车装置的重量和尺寸进行了估算。利用LMS motion对起落架不同工况进行了落震仿真,校核了起落架设计方案。
【图文】：

火箭飞机,世界大战,钱学森,高超声速

-51A开发的乘波者试验飞行器成功试飞，创域的特殊性以及临近空间飞行器所具有的优研发新型发动机、更优良的航空材料、使用，随着研制进展，各个学科总体水平不断上念设计同时使其具备水平起降的能力。展现状进的飞机可以追溯到上世纪 20 年代。1928升空，该飞机使用黑火药为推进剂的固体火开发一种利用火箭助推飞向临近空间的真正太空，桑格尔可能是第一个认识到：载人飞格尔提出的概念则是银鸟火箭助推飞行器。飞机在佩纳明德火箭试验场升空，其使用稀1943 年创造了当时飞行速度世界纪录的第图 1.1

空间飞行器,高空长航时,高超声速,无人机

低动态临近空间飞行器的主要在20～30km的空域内飞行，其主要发展趋势有低速(Ma＜0.3)和亚声速(Ma=0.3～1)两个方向。超高空飞艇和高空长航时无人机；美国全球鹰高空长航时无人机如图1.2所示:图 1.2 全球鹰高空长航时无人机高动态临近空间飞行器是指以超声速或是高超声速飞行于临近空间的空域内的飞行器，特点是飞行速度快、飞行空域广、响应时间快、飞行环境相对复杂等，，以Ma =5为界限，飞行速度在1Ma~5Ma之间的飞行器为超声速临近空间飞行器，Ma＞5的飞行器为高超声速临近空间飞行器[6]。其中超声速临近空间飞行器包括各种类型的高空飞机和亚轨道飞行器，高超声速临近空间飞行器包括[7]有翼再入飞行器（RV-W）、吸气式巡航和加速飞行器（CAV）和无翼式再入飞行器或返回舱（RV-NW）。如图1.3所示的美国高超声速飞行器X-43A以及图1.4所示的高超声速飞行器X-51，
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V22

【参考文献】