[发明专利]最小阻力锥导乘波体和三维内转式进气道一体化设计方法

权利要求书

1.最小阻力锥导乘波体和三维内转式进气道一体化设计方法，其特征是：具体包括以下步骤：

S1、通过优化设计或基于最小阻力外锥近似理论，设计生成满足容积需求的低阻力轴对称最小阻力锥体(1)，在0度攻角及相应来流马赫数条件下(3)，最小阻力锥体(1)产生轴对称的三维激波面(2)和三维激波面(2)与最小阻力锥体(1)之间的无粘流场；最小阻力锥体(1)及其流场的出口截面(4)位于最小阻力锥体(1)的后缘端面，且出口截面(4)与最小阻力锥体(1)的轴线垂直；

S2、在出口截面(4)定义最小阻力锥导乘波体在出口截面(4)上的下表面型线(5)，并在最小阻力锥体(1)的流场中，沿下表面型线(5)逆向追踪流线，且止于最小阻力锥体(1)的三维激波面(2)，获得最小阻力锥导乘波体的下压缩面(7)；然后由最小阻力锥导乘波体的下压缩面(7)与三维激波面(2)的交线沿最小阻力锥体(1)的轴线方向水平向后延伸，且止于出口截面(4)，获得乘波机体的上表面(6)；

S3、从内锥基准流场中，根据与乘波机体7的流动参数及几何外形匹配关系，通过流线追踪技术获得与最小阻力锥导乘波体压缩面7匹配的三维内转式流道，其中，内锥基准流场的压缩型线，由内锥压缩面(8)和中心母锥(9)组成；内锥基准流场的流场结构包括初始曲面激波(10)和反射激波(11)；内锥基准流场将给定的入口流动马赫数(12)，压缩到内锥基准流场出口处约入口流动马赫数(12)的一半；入口流动马赫数(12)近似等于最小阻力锥导乘波体压缩面(7)与三维内转式流道匹配区域的乘波体流场内的马赫数均值；

S4、将内锥基准流场压缩面(8)、中心母锥(9)及其流场，以及初始曲面激波(10)和反射激波(11)，置于最小阻力锥导乘波体压缩面(7)及其流场中，使内锥基准流场的初始曲面激波(10)与最小阻力锥导乘波体压缩面(7)相交形成三维曲线(13)，乘波机体的三维激波面(2)与内锥基准流场激波面(10)相交形成相交曲线(15)，三维曲线(13)和相交曲线(15)都在内锥基准流场激波面(10)上；其中，在基准流场激波面(10)上用于连接三维曲线(13)和相交曲线(15)使其形成闭合曲线的曲线为连接曲线(14)，连接曲线(14)根据流量捕获及几何匹配需求在内锥基准流场激波面(10)上设计；

S5、沿着位于内锥基准流场激波面(10)上的三维曲线(13)、连接曲线(14)和相交曲线(15)，在内锥基准流场中，沿其轴线方向，向后追踪流线，到达内锥基准流场出口，形成的流面构成三维内转式流道的三个三维压缩曲面，即：三维压缩曲面一(16)、三维压缩曲面二(17)和三维压缩曲面三(18)；

S6、三维内转式流道的隔离段的喉道处型线的三维压缩曲面一(16)、三维压缩曲面二(17)和三维压缩曲面三(18)在内锥基准流场出口处的截断线，按照等面积变化及面心保持固定的原则，通过该几何变换，将三维内转式流道的隔离段转化成具有相应长度的出口圆形(19)的隔离段；

S7、将设计获得的最小阻力锥导乘波体压缩面(7)和三维内转式流道的三维曲线(13)、连接曲线(14)、相交曲线(15)、三维压缩曲面一(16)、三维压缩曲面二(17)和三维压缩曲面三(18)按照步骤S4中的匹配关系，组合在一起，形成一体化最小阻力锥导乘波体和三维内转式进流道外形。

2.根据权利要求1所述的最小阻力锥导乘波体和三维内转式进气道一体化设计方法，其特征是：步骤S1所述的满足容积需求的低阻力轴对称最小阻力锥体为低阻力轴对称曲面锥体、直锥体或其他形式的曲面外锥体。

3.根据权利要求1所述的最小阻力锥导乘波体和三维内转式进气道一体化设计方法，其特征是：步骤S2中所述的最小阻力锥导乘波体的长度(21)和乘波机体的宽度(20)的比值为1.0～5.0，最小阻力锥导乘波体的长度(21)为1m～50m。

4.根据权利要求1所述的最小阻力锥导乘波体和三维内转式进气道一体化设计方法，其特征是：步骤S7中三维内转式流道的三维曲线(13)的宽度(23)与乘波机体在对应位置的展向宽度(22)的比值为0.2-1.0；且对称面上，乘波体前缘到三维内转式流道的三维曲线(13)的距离(24)与乘波体的长度(21)的比值为0.2～0.8。

5.根据权利要求1所述的最小阻力锥导乘波体和三维内转式进气道一体化设计方法，其特征是：所述的进气道内通道模块的三维曲线(13)、连接曲线(14)、相交曲线(15)、三维压缩曲面一(16)、三维压缩曲面二(17)、三维压缩曲面三(18)和出口圆形(19)，沿着最小阻力锥导乘波体展向布置一个或对称布置2个，其中，对称布置2个为：其间距乘波机体在对应位置的展向宽度(22)比值为0.0-0.2。