[发明专利]可变几何的宽速域高超声速乘波体飞行器及其设计方法

说明书

可变几何的宽速域高超声速乘波体飞行器及其设计方法，涉及乘波体飞行器。宽速域高超声速乘波体飞行器设有左可移动机翼、右可移动机翼、液压操纵系统、乘波前体、液压操纵杆、左铰接头、右铰接头、滑道、机身、左边条翼和右边条翼。根据设计要求设计乘波前体；根据乘波前体设计机身及与机身相连的左可移动机翼、右可移动机翼、左边条翼和右边条翼；设计左可移动机翼、右可移动机翼、左边条翼和右边条翼隐藏至机身的尺寸；设计液压操纵系统底部的滑道以及滑轮；设计液压操纵杆与左边条翼和右边条翼连接的左铰接头和右铰接头。

技术领域

本发明涉及乘波体飞行器，尤其是涉及一种可变几何的宽速域高超声速乘波体飞行器及其设计方法。

背景技术

临近空间飞行器的发展涉及国家安全与和平利用空间，是目前国际竞相争夺空间技术的焦点之一。对飞行器更高、更快、更远的追求一直激励着航空航天科研工作者不断努力。新世纪的军事、民用的需要对航空、航天提出了更高层次的要求。传统的航天飞机由于其发射及维修成本高、可重复使用性不好、系统复杂等因素已经难以满足各航天大国的需要。为了适应新世纪的军事、民用需求，乘波体的概念应运而生，它集合了航空和航天的优点，成为未来航空航天技术发展的方向，引起了各航天大国的高度注意，并逐步开展研究工作。乘波体飞行速度极高，乘波体前缘具有附体激波，Ma数在5左右，具有低阻、高升力和大升阻比的极大优势。进入21世纪后，由于乘波构型机身设计理论渐趋成熟和完善，高超声速乘波飞行器相比传统的飞行器具有得天独厚的气动和结构优势，能满足在高超声速巡航飞行时高升阻比和高度一体化的需求。

乘波飞行器的优良气动特性和潜在的巨大应用前景。然而，目前乘波体飞行器还无法实现从地面至高空高超声速的自主加速飞行，大部分需要依靠助飞火箭系统将之投送到预定高度后分离自主飞行，实现临近空间高超声速滑翔飞行，完成气动力/热、分离干扰等过程，在此过程中存在极大的燃料消耗和设备成本，存在大量的人工和经济成本。这其中一个主要原因是，乘波体飞行器翼面积相对传统飞行器较小，在飞行速度较低时，难以提供足够的升力。

正如石雅玲在科技经济导刊2016.22期文章编号为2096—1995(2016)22-0080-01文献(有关乘波体飞行器极其发展的思考)中提到：乘波体飞机器关键技术的突破与创新难度板大，要求能够在动力、材料、飞行控制等各方面产生一系列突破创新，势必将航空航天技术推到一个新的领域。又如刘济民在航空科学技术Apr.15 2018 Vol.29 No.04 01-0文献(乘波体设计方法研究进展)中提到目前乘波体飞行器发展状况：乘波体的设计方法很多，设计空间很大，但都有一个共同特点就是实用性还有待进一步提高。乘波体的工程应用目前仍然有诸多限制，主要问题有：容积率不高、非设计状态下气动性能不好和纵向稳定性难以保证。由此可见，目前制约乘波体飞行器气动性能的关键问题是缺乏一种适用于可变几何的宽速域高超声速乘波体飞行器及其设计方法。

发明内容

本发明的目的旨在针对现有技术存在上述的问题，提供一种可变几何的宽速域高超声速乘波体飞行器及其设计方法。

所述可变几何的宽速域高超声速乘波体飞行器设有左可移动机翼、右可移动机翼、液压操纵系统、乘波前体、液压操纵杆、左铰接头、右铰接头、滑道、机身、左边条翼和右边条翼；

所述左可移动机翼和右可移动机翼分别位于机身的两端，左可移动机翼与左边条翼固连，右可移动机翼与右边条翼固连，所述液压操纵系统整体位于机身的中部位置，液压操纵系统上附有液压操纵杆，所述液压操纵杆从液压操纵系统的左右两端伸出，乘波前体设在机身的前端；左铰接头和右铰接头分别固定在左边条翼和右边条翼上，滑道位于液压操纵系统的下方并固定在机身内部。

所述液压操纵系统的下方可设有4个滑轮，4个滑轮可设在轨道凹槽内，带动液压操纵系统在轨道凹槽内移动，滑轮上设有支撑梁，所述支撑梁可设有2根，每根支撑梁的两端装有2个滑轮。

所述滑道两端可设有电磁传感器，用于对液压操纵系统移动距离作相应的控制，免于造成移动失误。