《表2 基准翼型和典型优化翼型的气动特性对比》

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《高超声速飞行器宽速域翼型高效多目标优化设计方法研究》

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图10和图11为跨声速设计状态下基准翼型和三个优化翼型的表面压力分布对比和压力云图对比。三个优化翼型均消除了基准翼型上表面中部的激波，阻力系数相比基准翼型都减小。opt1翼型的上表面前缘附近收缩太过剧烈，导致流动在上表面前缘附近出现了一道较强的激波，不仅损失了升力还增加了阻力，其跨声速升阻比在三个优化翼型中最小。opt2翼型在上表面前缘虽然未形成明显的激波，其阻力系数较小，但流动在opt2翼型前缘附近显著减速，压力分布塌陷，导致升力不足，opt2翼型的跨声速升阻比适中。opt3翼型上表面压力分布在跨声速下呈现出无激波形态，其阻力系数较小，而且上表面压力分布比较丰满，较好地保持了升力系数，其跨声速升阻比是三个优化翼型中最大的。图12为三个优化翼型的表面压力分布对比压力云图对比，图13为高超声速设计状态下基准翼型。opt1与opt2翼型上表面前缘向内凹，减小了头部张角，有利于减小高超声速状态下的阻力。opt1与opt2翼型的下表面前、后缘均向内凹，它们的下表面压力分布在高超声速下呈现出多级压缩的特征：首先流动接触翼型前缘经历第一次压缩，然后马上膨胀，在翼型中部经历第二次压缩，紧接着再次膨胀，最后在下表面尾缘经历最后一次压缩。这种压力分布的特点是：下表面前缘的膨胀波有利于削弱前缘激波，减小阻力，但会损失升力，而下表面中部与尾缘的加载弥补了升力的损失。在高超声速下opt1与opt2翼型具有更高的升阻比，而opt3翼型前缘较钝，高超声速状态下激波阻力较大，升阻比明显更小一些。上述分析结果表明，相比于基准翼型，Pareto多目标宽速域气动优化设计获得的一系列优化翼型在跨声速和高超声速设计状态的升阻特性都得到了改善，并且优化设计结果对不同马赫数的气动特性各有侧重，能够在工程设计中给设计人员提供更多的决策选项。