發(fā)布時(shí)間：2017-10-09 08:14

  本文關(guān)鍵詞：面向一體化設(shè)計(jì)的高超聲速飛行器推進(jìn)系統(tǒng)建模與性能分析

  更多相關(guān)文章： 高超聲速 推進(jìn)系統(tǒng)建模 一體化設(shè)計(jì) 非理想氣體模型 性能分析

【摘要】：高超聲速飛行器各部分之間存在極強(qiáng)的耦合,如氣動(dòng)-推進(jìn)耦合,氣-熱-彈耦合等,給飛行器的設(shè)計(jì),分析及控制帶來了很大困難。為了輔助此類飛行器的整體研究,特別是更好地完成推進(jìn)系統(tǒng)性能估算及控制設(shè)計(jì),需要建立相對(duì)簡(jiǎn)單的適用于早期設(shè)計(jì)及分析的推進(jìn)系統(tǒng)模型。本文基于上述目標(biāo),建立了一種面向一體化設(shè)計(jì)的高超聲速飛行器推進(jìn)系統(tǒng)模型,并對(duì)所建模型進(jìn)行了較為詳盡的性能分析。本文以氣流研究為基礎(chǔ),建立了高超聲速氣流模型。這個(gè)氣流模型包括標(biāo)準(zhǔn)大氣模型和熱力學(xué)非理想氣體模型,它不再把氣體的比熱容當(dāng)作流動(dòng)過程中恒定的值,而是詳細(xì)研究了比熱容及焓值隨溫度的變化情況,并因此采用新的熱力學(xué)反應(yīng)空間,即焓值-動(dòng)能空間。在該空間下,對(duì)高超聲速氣流中的經(jīng)典理論及模型進(jìn)行了改進(jìn),包括激波、膨脹波及波的交會(huì)。在膨脹波模型中,對(duì)膨脹波束進(jìn)行離散化,計(jì)算出了膨脹波內(nèi)部的氣流參數(shù)。該氣流模型能夠較為精準(zhǔn)和快速地預(yù)測(cè)波后氣流參數(shù)及多波交會(huì)的結(jié)果。在氣流模型的基礎(chǔ)上,本文進(jìn)一步構(gòu)建了高超聲速飛行器面向一體化設(shè)計(jì)的推進(jìn)系統(tǒng)模型。基于波的交會(huì)理論,建立了前體下表面壓縮段及進(jìn)氣道模型;采用面積擴(kuò)張且有摩擦的加熱管對(duì)隔離段和燃燒室進(jìn)行建模;將內(nèi)噴管構(gòu)建成變截面的摩擦管模型,討論了兩種計(jì)算進(jìn)氣道入口的空氣質(zhì)量流率估算方法,并通過空氣質(zhì)量流率和進(jìn)氣道內(nèi)部氣流流動(dòng)情況完成了模型驗(yàn)證,進(jìn)而利用理論推導(dǎo)和仿真模擬,對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行性能分析。此外,本文還研究了當(dāng)馬赫數(shù)變化時(shí),進(jìn)氣道內(nèi)部氣流流動(dòng)的變化情況;基于理想/非理想氣體模型的對(duì)比,分析了推進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)部氣流參數(shù)的分布;采用動(dòng)量定理估算推力,通過研究推力與飛行參數(shù)的關(guān)系,對(duì)推力性能進(jìn)行了分析,并簡(jiǎn)要討論了推力控制。
【關(guān)鍵詞】：高超聲速 推進(jìn)系統(tǒng)建模 一體化設(shè)計(jì) 非理想氣體模型 性能分析
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V23
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 注釋表10-11
• 略縮詞表11-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 研究意義14-17
• 1.1.1 面向一體化設(shè)計(jì)的意義14-15
• 1.1.2 面向一體化設(shè)計(jì)的推進(jìn)系統(tǒng)建模的意義15-17
• 1.2 研究背景17-19
• 1.3 系統(tǒng)介紹19-21
• 1.4 研究現(xiàn)狀21-22
• 1.5 本文的研究?jī)?nèi)容22-24
• 第二章 高超聲速飛行器相關(guān)概念24-31
• 2.1 高超聲速飛行器一體化設(shè)計(jì)24-27
• 2.1.1 氣動(dòng)-推進(jìn)-結(jié)構(gòu)相互作用24-25
• 2.1.2 一體化設(shè)計(jì)分析25-26
• 2.1.3 面向一體化設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)略建模26-27
• 2.2 高超聲速飛行器推進(jìn)系統(tǒng)27-30
• 2.2.1 沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)28-29
• 2.2.2 超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)29-30
• 2.3 本章小結(jié)30-31
• 第三章 高超聲速氣流建模31-44
• 3.1 標(biāo)準(zhǔn)大氣模型31-32
• 3.2 非理想氣體模型32-43
• 3.2.1 溫度-焓值關(guān)系32-34
• 3.2.1.1 指定焓32-33
• 3.2.1.2 最小二乘系數(shù)33-34
• 3.2.1.3 溫度與其他參數(shù)的關(guān)系34
• 3.2.2 斜激波模型34-38
• 3.2.3 膨脹波模型38-42
• 3.2.4 二維黎曼交會(huì)模型42-43
• 3.3 本章小結(jié)43-44
• 第四章 高超聲速飛行器推進(jìn)系統(tǒng)建模44-55
• 4.1 模型結(jié)構(gòu)44-45
• 4.2 壓縮段和進(jìn)氣道模型45-49
• 4.3 隔離段和燃燒室模型49-52
• 4.3.1 守恒方程49-50
• 4.3.2 簡(jiǎn)化模型過程50-52
• 4.4 內(nèi)噴管模型52
• 4.5 質(zhì)量流率52-54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 第五章 模型性能分析55-74
• 5.1 標(biāo)準(zhǔn)大氣模型分析55-56
• 5.2 高超聲速飛行器推進(jìn)系統(tǒng)模型性能分析56-73
• 5.2.1 模型驗(yàn)證56-59
• 5.2.1.1 空氣質(zhì)量流率驗(yàn)證56-57
• 5.2.1.2 進(jìn)氣道模型驗(yàn)證57-59
• 5.2.2 模型分析59-73
• 5.2.2.1 進(jìn)氣道內(nèi)部氣流流動(dòng)情況分析59-64
• 5.2.2.2 兩種氣體模型的對(duì)比分析64-69
• 5.2.2.3 推力及推力控制分析69-73
• 5.3 本章小結(jié)73-74
• 第六章 全文總結(jié)與展望74-76
• 6.1 工作總結(jié)74-75
• 6.2 存在的問題與展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-81
• 致謝81-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的文章82

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 張勇;陸宇平;劉燕斌;南英;徐志暉;;高超聲速飛行器控制一體化設(shè)計(jì)[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2012年12期

2 蘇二龍;羅建軍;閆穎鑫;方群;黃興李;;面向控制的高超聲速飛行器總體優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[J];飛行力學(xué);2012年03期

3 劉燕斌;張勇;陸宇平;;可變形乘波體氣動(dòng)推進(jìn)與控制一體化綜合設(shè)計(jì)[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2011年02期

4 ;Control-oriented Modeling for Air-breathing Hypersonic Vehicle Using Parameterized Configuration Approach[J];Chinese Journal of Aeronautics;2011年01期

5 劉燕斌;陸宇平;;高超聲速飛行器建模與控制的一體化設(shè)計(jì)[J];宇航學(xué)報(bào);2009年06期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉燕斌;高超聲速飛行器建模及其先進(jìn)飛行控制機(jī)理的研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 李浩;吸氣式高超聲速飛行器氣推耦合特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：999092