智能科普：為什么世界上可見的高超聲速飛行器都是扁平的？
來源：科普中國
發(fā)布時間：2020-01-09
瀏覽次數(shù)：1682

　　出品：科普中國

　　作者：高太元

　　策劃：金赫

　　監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

　　為什么世界上可見的高超聲速飛行器都是扁平的？

　　

　　

　　圖為：乘波體示意圖

　　高超聲速飛行器是指飛行速度超過5倍當?shù)匾羲俚娘w行器。通過目前一些公開資料或概念圖可以發(fā)現(xiàn)，這類飛行器外形扁平，與長久以來人們對于火箭、導彈或飛機那種相對飽滿、勻稱、流線型外形的認識，有較大差別。之所以目前世界上可見的高超聲速飛行器都是扁平的，在于這種設計方式經(jīng)過科學驗證，對于提高飛行器在高超聲速環(huán)境下的效能，發(fā)揮了巨大的作用。增升減阻設計是高超聲速飛行器氣動布局優(yōu)化的主要目標之一。一方面使飛行器獲得較大的升質比，提高滑翔高度，降低表面熱環(huán)境，減輕防熱壓力，減輕防熱重量；另一方面獲得較大的升阻比，增大滑翔距離與射程。

　　區(qū)別于亞聲速飛行器阻力誘導機制，高超聲速飛行器除摩擦阻力外，激波、馬赫波存在造成能量損耗、飛行器底部膨脹波、激波、噴管噴流之間復雜的流場結構，使激波波阻、飛行器底阻成為高超聲速飛行器阻力的重要組成部分。在滿足裝填需求條件下，高超聲速飛行器縱向尺度要小，以減小頭激波、前緣激波產(chǎn)生的激波波阻。

　　另一方面，高超聲速飛行器往往采用翼身組合體/融合體、升力體和類乘波體氣動布局進一步提高升力特性，這類氣動布局的共同點是飛行器存在較大的升力面。因此，高超聲速飛行器往往都是高升力、低阻力的“扁平”布局。

　　綜上所述，目前高超聲速飛行器采用了相似的設計理念，在外形方面趨于一致。

　　高太元，北京機電工程總體設計部，高級工程師，工學博士，主要研究領域為流體力學、空氣動力學。

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