[发明专利]一种可重复使用的运载器的气动布局结构及设计方法

说明书

本发明公开了一种可重复使用的运载器的气动布局结构及设计方法，涉及运载器的气动布局技术领域，包括：机体，包括机身和机翼，机翼设置于机身的两侧，机翼与机身形成翼身融合体布局；搭载平面，设置在机体的上表面上；超燃冲压动力系统，设置于机体的下侧；垂尾，设置于机体的尾部；该气动布局结构的机翼与机身形成翼身融合体布局，满足宽空/速域的性能要求，该气动布局结构具有搭载平面，提升了搭载能力，该气动布局结构具有尾翼，提高操控性能。

技术领域

本发明属于航天运载器的气动布局技术领域，更具体地，涉及一种可重复使用的运载器的气动布局结构及设计方法。

背景技术

随着航空航天活动规模的扩大，人类在空间居住与生存的时间越来越长，承担人员与货物运输的航空航天飞行器的发射频次也越来越高。而高昂的成本是制约大规模航空航天发射任务的主要因素，随着国内外商业资本进入航天发射领域，航空航天飞行器的低成本运营已成为未来航空航天可持续发展的必然要求。从国内外航空航天飞行器的发展来看，发展可多次往返于地面和空间轨道的可重复使用的运载器是降低航空航天运营成本的主要手段之一。然而，飞行器直接从地面到空间轨道的工作环境会跨越很宽的高度范围，为了在整个飞行过程中获得可接受的性能，可重复使用的运载器的气动布局设计一直是研究热点和难点。

由于跨大气层飞行器需要具备宽空/速域、可重复使用等特征，对动力、结构、控制等一系列关键技术都有很高的要求。现有的运载器的动力布局结构难以满足宽空/速域，并且搭载能力有限。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种可重复使用的运载器的气动布局结构及设计方法，该气动布局结构的机翼与机身形成翼身融合体布局，满足宽空/速域的性能要求，该气动布局结构具有搭载平面，提升了搭载能力，该气动布局结构具有尾翼，提高操控性能。

为了实现上述目的，本发明提供一种可重复使用的运载器的气动布局结构，包括：

机体，包括机身和机翼，所述机翼设置于所述机身的两侧，所述机翼与所述机身形成翼身融合体布局；

搭载平面，设置在所述机体的上表面上；

超燃冲压动力系统，设置于所述机体的下侧；

垂尾，设置于所述机体的尾部。

可选地，所述超燃冲压动力系统包括进气道和出气道，所述出气道的尾喷口向所述运载器的尾部扩张。

可选地，两个所述垂尾对称设置于所述机身的两侧。

可选地，两个所述垂尾之间的夹角为60°。

可选地，所述机身的前端和所述机翼的前缘设置有圆形倒角。

本发明还提供一种可重复使用的运载器的气动布局设计方法，包括：

通过在带激波的流场中进行流线追踪形成机体的前缘压缩面；

沿所述前缘压缩面向后拉伸，形成机翼的下翼面；

根据非均匀有理B样条方法生成所述机体的上表面；

在所述机体的腹部设置动力系统；

在所述机体的尾部设置垂尾。

可选地，所述通过在带激波的流场中进行流线追踪形成机体的前缘压缩面包括：

采用激波装配法计算带激波的流场；

在所述带激波的流场中，以水平直线作为固定流线追踪初始线；

将所述固定流线追踪初始线投影到所述带激波的流场中作为流线追踪的起始点；

正向追踪流线形成所述机体的前缘压缩面。