光学成像制导飞行器在大气层中以高超声速飞行时,其成像窗口附近强压缩流场的气动光学效应会导致成像过程出现抖动、偏移和模糊,影响制导精度.为研究该问题,搭建了基于高超声速(Ma=6.0)炮风洞的气动光学地面模拟平台.利用高速摄像机获取了多种喷流压比状态下光学头罩成像图片,研究了成像特性.基于背景纹影技术(background oriented schlieren, BOS)直接获取气动光学畸变的点扩散函数信息,结合Wiener滤波方法对地面模拟平台获取的成像畸变结果进行了校正,并结合灰度分布、峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio, PSNR)和结构相似度(structural similarity, SSIM)对校正结果进行了定性和定量评价.成像结果表明,头罩无冷却喷流时成像质量最好,在压力匹配附近头罩成像质量相对于欠压喷流和过压喷流成像质量较好.图像校正结果表明,风洞运行过程中采集的时间序列图像在校正

先进的高超声速飞行器具有薄壁空腔结构,在飞行过程中受热会产生空腔内气体流动现象,从而影响流场和结构的温度分布。采用数值方法准确模拟高超声速流场、结构温度场和空腔内流动对热结构分析是很有必要的。以研究空腔流动对结构温度分布影响为目的,发展了一种适用于多流动区域流场/结构温度场耦合问题的同步计算方法,并以高超声速带空腔结构物体为例,数值研究了其外部气动热/结构热传导引起的空腔热对流问题。以已发展的高超声速外流场/结构温度场同步计算方法为基础,为了进一步考虑空腔内低速流场,采用了预处理矩阵方法。在流场与结构温度场的交界面两侧分别引入虚拟单元,从而高效地实现相邻场之间物理信息交换。首先通过标准算例验证了方法在求解单独气动热/结构热传导问题以及空腔自然对流问题中的准确性。进而对封闭和带有

针对高超声速飞行器气动布局设计难点,文章提出了基于多个基准流场的多部件组合设计方法.以锥导乘波体为基准,采用分段接序、多片组合的高超声速可调参数的气动布局设计,将飞行器分解为前体、机翼和中心体设计.前体和机翼以乘波体为设计思路,中心体构型根据装载需求设计,从而达到飞行器在边缘能够满足压力封闭,有效容积集中在中心体附近的总体布局思路,使得飞行器各部件功能清晰化.最终实现具有“乘波特性”的高超声速巡航飞行器参数可调的布局设计.文中对比了组合布局与传统乘波体的差异,在前体不变的情况下,研究了中心体长度、长宽比和长厚比对飞行器气动性能的影响.采用自由变形技术(free-form deformation,FFD)实现了高超声速飞行器的参数化和优化设计流程.结果表明组合布局具有更高的容积效率,可实现多参数化调节,具有良好的乘波特性

飞行器再入过程中在恶劣热环境作用下会发生烧蚀,准确预测烧蚀外形变化对飞行器的防热设计和稳定性分析非常重要。针对碳/碳钝锥烧蚀防热结构,在考虑气动热和烧蚀的耦合作用下,建立了沿弹道的钝锥烧蚀外形快速预测方法。首先通过轴对称比拟法获得钝锥表面热流,继而由表面热流作为输入求得表面烧蚀量,预测结果与风洞烧蚀试验对比表明外形吻合较好,驻点烧蚀率误差小于30%。

简要介绍了热色液晶定量测热显示技术的特点和实施方法，给出了在等熵压缩等炮风洞中进行的测热实验的初步分析结果。

发展下一代高超声速飞行器的需求主要来自三个方面，第一方面是军用的高超声速飞行器，包括高Ｍ数的军用飞机和导弹，特别是跨大气层飞机，将使空中的作战平台提高到一个新水平，有可能在未来的高技术战争中起到杀手锏的作用；第二方面是高超声速客机；第三方面是水平起降的完全重复使用的天地往返运输系统。

本文描述用电子束辉光法测量高超声波平均密度，速度以及密度变化特征的物理原理和过程，对此法用于平板上激波层稳定性问题的适用范围和限制条件作了分析。内容通过风洞实验结果加以说明。

介绍用于近似计算绕三维尖无粘流激波薄层的二层模型。本法以数值确定激波的位置。在计算不同结构形状物体的空气动力特性时能确定气体动力学载荷的近似值。采用这种方法实际上排除了超高速理论中其他已知方法对尖体几何形状所加的约束。