[发明专利]融合低速翼型的冯卡门乘波体设计方法

权利要求书

1.一种融合低速翼型的冯卡门乘波体设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、将冯卡门曲线回转体母线修型为尖头冯卡门曲线回转体母线，由尖头冯卡门曲线回转体母线确定生成尖头冯卡门曲线回转体；

步骤S2、应用特征性理论，求解绕零攻角尖头冯卡门曲线回转体的超声速轴对称基准流场；

步骤S3、给定乘波体前缘线在回转体底部横截面的投影型线即前缘线底部投影型线，由前缘线底部投影型线求解得到乘波体前缘线，从乘波体前缘线出发，求解经过乘波体前缘线的所有流线，直至回转体底部横截面位置，进而得到乘波体下表面后缘线，经过乘波体前缘线的所有流线放样成流面，该流面作为乘波体下表面；

步骤S4、给定低速翼型的上型线作为乘波体上表面基准型线，其中乘波体上表面基准型线沿x轴方向的长度为La；

步骤S5、在S3中生成的每条流线所在的流向截面中，将乘波体上表面基准型线等比例缩放到各流向截面中流线的尺寸，作为各流向截面中流线所对应的上表面型线，所有上表面型线放样构成乘波体上表面；

步骤S6、将前缘线底部投影型线和乘波体下表面后缘线所确定的平面区域构成乘波体底面，乘波体上表面、乘波体下表面和乘波体底面共同组成融合低速翼型的冯卡门乘波体。

2.根据权利要求1所述的融合低速翼型的冯卡门乘波体设计方法，其特征在于，S1中，给定冯卡门曲线回转体的长度和底部半径，利用公式(1)确定冯卡门曲线回转体母线的外形，即冯卡门曲线回转体母线在圆柱坐标系的轴向坐标轴x上的坐标值和径向坐标轴r上的坐标值，其中，圆柱坐标系的轴向坐标轴x为尖头冯卡门曲线回转体的回转轴线，冯卡门曲线回转体母线起始点在圆柱坐标系的轴向坐标轴x上，冯卡门曲线回转体母线末端点在冯卡门曲线回转体的底部横截面上；

其中，x为冯卡门曲线回转体母线在圆柱坐标系的轴向坐标轴中的坐标值，r为冯卡门曲线回转体母线在圆柱坐标系的径向坐标轴中的坐标值，L为冯卡门曲线回转体的长度，R为冯卡门曲线回转体的底部半径。

3.根据权利要求2所述的融合低速翼型的冯卡门乘波体设计方法，其特征在于，S1中，尖头冯卡门曲线回转体母线的确定方法是：

在冯卡门曲线回转体母线上取1^#点，然后再取冯卡门曲线回转体母线上1^#点处的切向角，冯卡门曲线回转体母线上1^#点处的切向角是冯卡门曲线回转体母线上1^#点的切线与圆柱坐标系的轴向坐标轴x的夹角，冯卡门曲线回转体母线上1^#点处的切向角需满足以下要求：

根据公式(2)确定来流马赫数M所对应的最大激波角β_m：

其中，β_m是来流马赫数M所对应的最大激波角，M是来流马赫数，γ为气体的定压比热与定容比热的比热比；

然后将来流马赫数M和最大激波角β_m作为已知条件，通过数值积分Taylor-Maccoll锥形流动控制方程，确定能够保证圆锥产生附体激波的最大圆锥半顶角δ_m；为了确保尖头冯卡门曲线回转体在超声速来流条件下能够产生附体激波，1^#点处的切向角的角度取值范围必须是小于等于最大圆锥半顶角δ_m；

沿1^#点的切向方向，取延长线，并与圆柱坐标系的轴向坐标轴x交于2^#点，连接1^#点和2^#点得到1^#-2^#直线段，用1^#-2^#直线段代替冯卡门曲线回转体母线中起始点与1^#点之间的钝头曲线段，即将连接在一起的1^#-2^#直线段和冯卡门曲线回转体母线中的1^#点与冯卡门曲线回转体母线末端点间的曲线段作为尖头冯卡门曲线回转体母线；由尖头冯卡门曲线回转体母线确定生成尖头冯卡门曲线回转体。