高超声速飞行器机体 发动机一体化设计及多学科设计优化PDF电子书下载

第1章 绪言 1

1.1超燃冲压发动机 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究简史 1

1.2高超声速飞行器设计技术 10

1.2.1高超声速飞行器的学科特点 10

1.2.2高超声速飞行器的研究进展 11

1.3多学科设计优化对高超声速飞行器的重要性 22

1.3.1高超声速飞行器现有设计方法的缺陷 22

1.3.2高超声速飞行器MDO的引入 23

1.3.3高超声速飞行器MDO的特殊性 25

1.3.4高超声速飞行器MDO研究的构想 27

1.4本书主要内容 29

第2章 高超声速飞行器一体化设计 32

2.1高超声速飞行器一体化设计方法 32

2.2高超声速飞行器一体化设计框架 34

2.2.1学科间的耦合关系 35

2.2.2一体化设计框架 36

2.3高超声速飞行器的学科分析模型 38

2.3.1外形参数模型 38

2.3.2推进系统性能分析模型 39

2.3.3气动力计算模型 46

2.3.4气动热/热计算模型 48

2.3.5冷却性能分析模型 49

2.3.6质量估算模型 50

2.3.7全寿命周期费用估算模型 50

2.3.8弹道与控制系统模型 51

2.4高超声速飞行器一体化设计优化模型 51

2.4.1优化目标函数 52

2.4.2参考任务及基准外形 52

2.4.3约束条件 52

2.4.4设计变量 52

2.5本章小结 53

第3章 高超声速飞行器机体/发动机一体化性能分析 54

3.1机体/发动机一体化性能分析方法 54

3.1.1基准分析外形 54

3.1.2一体化性能指标 55

3.1.3算力体系 55

3.1.4一体化性能分析程序集成 64

3.2机体/发动机一体化构型性能对比 65

3.2.1机体/发动机一体化构型的定义 65

3.2.2机体/发动机一体化构型性能对比 67

3.2.3机体/发动机一体化构型的选择 88

3.2.4机体/发动机一体化构型性能数据库 89

3.3设计与非设计状态机体/发动机一体化性能对比 90

3.4机体/发动机一体化设计参数灵敏度分析 91

3.4.1设计参数 91

3.4.2设计参数灵敏度分析方法 91

3.4.3设计参数取值域的界定方法 92

3.4.4结果分析 92

3.5机体/发动机一体化性能实验研究 95

3.5.1实验模型 95

3.5.2实验设备 96

3.5.3实验结果 97

3.6本章小结 98

第4章 机体/发动机一体化部件优化设计研究 100

4.1多目标遗传算法 100

4.1.1多目标优化概述 100

4.1.2多目标优化方法 101

4.1.3并行多目标混合遗传算法 103

4.2超燃冲压发动机进气道多目标优化设计 107

4.2.1设计模型 107

4.2.2优化模型 108

4.2.3结果分析 109

4.3超燃冲压发动机尾喷管多目标优化设计 114

4.3.1设计模型 114

4.3.2优化模型 115

4.3.3结果分析 117

4.4超燃冲压发动机燃烧室单目标优化设计 122

4.4.1设计模型 122

4.4.2优化模型 122

4.4.3结果分析 123

4.5本章小结 125

第5章 机体/发动机一体化高超声速飞行器冷却性能分析 127

5.1气动加热部件冷却分析 127

5.1.1气动加热冷却面积 127

5.1.2冷却分析计算条件 129

5.1.3等高度飞行时气动加热部件的冷却分析 130

5.1.4等动压飞行时气动加热部件的冷却分析 131

5.2发动机流道冷却分析 133

5.2.1超燃燃烧室壁面冷却面积 133

5.2.2超燃燃烧室壁面热流密度 134

5.2.3冷却分析的计算条件 137

5.2.4等高度飞行时燃烧室壁面的冷却分析 138

5.2.5等动压飞行时燃烧室壁面的冷却分析 143

5.3机体/发动机一体化冷却分析 144

5.3.1等高度飞行时机体/发动机一体化冷却分析 145

5.3.2等动压飞行时机体/发动机一体化冷却分析 146

5.3.3巡航高度对冷却流量的影响 147

5.3.4飞行动压对冷却流量的影响 149

5.4本章小结 152

第6章 机体一体化超燃冲压发动机系统方案分析 154

6.1系统总体方案 155

6.1.1总体构想 155

6.1.2综合比冲 157

6.1.3系统参数 162

6.1.4系统平衡 162

6.2部件设计分析 163

6.2.1部件构造方法 163

6.2.2超燃冲压发动机的流道设计 164

6.3系统参数的平衡分析 167

6.3.1系统参数的选择 167

6.3.2富燃燃气发生器循环方案参数的平衡分析 169

6.3.3富燃分级燃烧循环方案参数的平衡分析 171

6.4系统循环方案的比较 173

6.4.1质量 173

6.4.2推力/推重比 174

6.4.3燃料比冲 176

6.4.4推进剂比冲 177

6.4.5综合比冲 177

6.5本章小结 178

第7章 多学科设计优化方法及在高超声速飞行器中的应用 180

7.1参数化设计方法 180

7.1.1响应面方法 182

7.1.2试验设计方法 183

7.1.3变复杂度建模 184

7.1.4并行计算 185

7.1.5多方法并联协作优化方法 186

7.2对优化方法的要求 190

7.3多学科设计优化模型及流程 191

7.3.1参考任务和基准外形 191

7.3.2学科分析模型 192

7.3.3多学科设计优化模型 193

7.3.4多学科设计优化流程及软件实现 194

7.4多学科设计优化结果与分析 196

7.5本章小结 200

参考文献 201

附录A 机体一体化超燃冲压发动机质量估算模型 219

A.1质量部件的划分 219

A.2流道部件质量模型 219

A.2.1参考量的定义 219

A.2.2进气道质量模型 220

A.2.3含冷却通道壁面流道质量模型 221

A.2.4隔离段质量模型 223

A.2.5燃烧室质量模型 224

A.2.6支板质量模型 224

A.2.7尾喷管质量模型 225

A.2.8流道质量部件总质量模型 226

附录B 高超声速飞行器巡航段初始质量与起飞质量的关系式 227

后记 229