[01735706]吸气式高超声速飞行器总体设计与优化理论

高超声速技术是自20世纪以来航空、航天领域最受关注的关键技术之一，可以大幅提升全球远程快速到达、时间敏感性目标快速响应、廉价/可靠进入空间等人类空天飞行能力，成为21世纪国际空天技术竞争的战略制高点。而吸气式高超声速技术是研究飞行马赫数大于5.0、以吸气式发动机为动力、在大气层和跨大气层中实现高超声速远程飞行的飞行器技术。内外流耦合设计是吸气式高超声速飞行的关键，良好的内外流耦合流场能够满足设计人员对吸气式高超声速飞行器气动/推进性能的综合需求，而内外流耦合的核心是飞行器机体和进气道的一体化设计，制约总体性能提高的关键在于缺乏高效的机体/进气道一体化设计方法。因此，亟需明晰高超声速飞行器外流与发动机内流之间的耦合机理，发展适用的理论和设计方法。2010年以来，在国家自然科学基金和装备预研基金等的持续支持下，项目组围绕我国高超声速飞行技术的重大理论需求，系统开展了吸气式高超声速飞行器设计与优化理论的创新研究工作，取得了系列重要成果。 主要科学发现包括：①发展了飞行器几何精细解析建模方法，提出了基于高逼真模型的高超声速飞行器多目标设计优化方法和基于部分乘波的变马赫数宽速域高超声速飞行器气动外形设计方法，实现了宽速域范围内气动性能的提高。②提出了基于微型涡流发生器和激励射流的超声速混合增强方案，揭示了混合增强机制和超燃冲压发动机燃烧室内的模态转换与燃烧组织规律，实现了混合效率的提升和亚燃-超燃平稳过渡。③提出了高超声速内外流一体化全乘波飞行器设计方法和激波诱燃冲压发动机与飞行器机身一体化设计方法，实现了发动机的结构减重和飞行器的推阻平衡。 项目发表了系列SCI论文，8篇论文SCI他引246次、总他引421次，其中3篇进入ESI引文次数前1%层次，1篇代表性论文入选2013年度中国精品科技期刊顶尖学术论文领跑者5000，第一完成人2018-2019连续两年入选Elsevier航天工程领域中国高被引学者，第三至第六完成人均为优秀学位论文获得者。 项目组提出的吸气式高超声速飞行器设计与优化理论近年来成为国际上飞行器设计领域主流观点，相关论著获得庄逢辰院士、乐嘉陵院士、李应红院士、美国路易斯安那州立大学S.Menon教授、Acta Astronaut.副主编意大利航空领域专家A.Viviani教授、韩国首尔大学著名髙超专家I.Sjeung教授等国内外知名专家的高度评价。项目获学科优秀博士学位论文、省优秀博士学位论文、全军优秀硕士学位论文和省优秀硕士学位论文各1篇。第一完成人指导研究生应用该项目成果完成的一篇论文荣获第七届欧洲航空与空间科学会议优秀学生论文奖（仅5篇）。两个科学发现的代表性作品分获“罗麦杯”第二届中国研究生未来飞行器创新大赛一等奖和优秀奖，并获授权专利4项。项目成果在航天一院、四院四十一所、八院和601所飞行器概念设计阶段发挥了重要作用，被认为“牵引并推动了战术武器总体设计技术发展”，为提升战术武器性能奠定了技术基础。