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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