飞行器空气动力学（第2版）课件：高超声速气动特性

高超声速气动特性2

X-37钝头设计？3高超声速流动特征

高超声速流的基础高超声速流动定义

高超声速（Hypersonic）这一名词是钱学森先生1946年提出

高超声速飞行器(1)穿越大气层的上升段、在轨段、再入段，如卫星/飞船/航天飞机/空天飞机/弹道式导弹等；

1.高超声速基本定义高超声速（Hypersonic）这一名词是钱学森先生1946年提出

高超声速飞行器(1)穿越大气层的上升段、在轨段、再入段，如卫星/飞船/航天飞机/空天飞机/弹道式导弹等；

1.高超声速基本定义(2)在大气层内以高超声速飞行的飞机和导弹。（1）流场非线性性质扰动速度小的变化会引起参数剧烈变化，从而流场参数不再是小扰动线化理论了

2.高超声速流动特征

2.高超声速流动特征（2）薄的激波层：激波与飞行器表面之间的流动区域——激波层质量守恒切向动量守恒

2.高超声速流动特征（3）钝体弓形激波引起很大的熵梯度弓形激波正激波熵增量飞行器前缘钝体

2.高超声速流动特征（4）无粘流与边界层之间存在强干扰附面层内附面层内法向压强恒定质量守恒附面层变厚

2.高超声速流动特征（5）真实气体效应附面层内温度的剧烈升高，偏离了完全气体假设，从而出现真实气体效应（气动性能、气动热和电磁环境）。离解电离黑障-电磁屏蔽不为常值

2.高超声速流动特征（6）严重的气动加热气体微团动能热能传热到壁面气动加热附面层内气流受阻滞：X-37b钝头+防热瓦设计

2.高超声速流动特征（7）低密度效应高空飞行的大气密度很低，不符合连续介质假设。速度滑移/温度跳跃13高超声速流动特征√

高超声速流的基础高超声速流动定义√

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机身下表面平直构型设计？15驻点热流

高超声速流的气动特性高超声速的基本理论与牛顿公式

常见气动构型

1.高超声速基本理论（1）激波和膨胀波理论

1.高超声速基本理论（2）马赫无关原理小结：（1）激波、膨胀波后的压强系数取决于（2）激波膨胀波后压强系数与无关，马赫无关原理。引入函数

1.高超声速基本理论（3）高超声速相仿律激波膨胀波高超声速相仿参数翼剖面机翼旋成体

2.牛顿公式②这些质点与物面碰撞后，相对于物面的法向动量损失转换为对物体的作用，切向动量不变。①流动介质由一系列均布的、彼此无关的运动质点组成③流体质点不能直接碰撞到表面(称遮蔽面)的压力为零。牛顿提出了一种流体动力学理论，假设：

法向速度的改变入射到面积为A的板上的质量通量法向动量改变率牛顿假设2.牛顿公式

二维物体三维物体来流与物面切线方向夹角来流与物面法线方向夹角背风面2.牛顿公式

2.牛顿公式小结：①翼剖面气动参数符合相仿关系和马赫无关原理；②非线性特点；③下表面平直构型升阻比较高。23

机身下表面平直构型：压缩升力

3.驻点热流柱体驻点热流量轴对称体驻点热流量驻点气动加热最为严重钝头体热流较小

4.高超声速飞行器气动构型驻点热流锥形/旋成体

4.高超声速飞行器气动构型驻点热流翼+体构型锥形/旋成体

4.高超声速飞行器气动构型驻点热流翼+体构型锥形/旋成体融合外形

4.高超声速飞行器气动构型驻点热流翼+体构型锥形/旋成体融合外形升力体

4.高超声速飞行器气动构型翼+体构型锥形