晨枫：“星空2号”厉害在哪？就是这个“啤酒肚”

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晨枫：“星空2号”厉害在哪？就是这个“啤酒肚”
- 晨枫自由撰稿人
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2018-08-14 07:30:50 字号：A- A A+ 来源：观察者网

关键字: 星空2号航天科技中国高超声速

“梭镖体”实际上形状很复杂。俯视为三角形，侧视是锋利的刀刃向前的刀形，但从前后方向看，上表面向上隆起，下表面可能是扁平、凹起或者向下隆起，取决于不同的空气热动力学设计水平。

下表面扁平的设计最简单，但飞行器内有效容积很小，难以搭载有效负荷，实用价值受到限制。下表面凹起而形成缺口向下的月牙形的话，可以利用一点压缩升力，大大降低了飞行器下表面与下激波锋面精密匹配的要求，不过有效容积更小。有效容积和设计难度都最大的是向下隆起，通常在两侧还有一圈尖锐的刃边，不仅要求在三维空间里对乘波体下表面和下激波锋面精密匹配，还要求刃边能与侧面的激波锋面密封，达到压缩升力的效果。

早年间在升力体研究的时候大家都想着要给它装个“大肚子”，图为诺斯罗普M2-F1试验机

但后来大家发现要想提高性能，不仅要去掉“大肚子”，而且还要做成“月牙形”

典型按传统理论计算得到的高超声速乘波体气动外形，要把“啤酒肚”长回来可不容易……

这只是维持稳定、平直飞行所要求的基本气动问题，机动飞行是另一个问题。不管用什么办法，单纯改变飞行器的指向是不管用的，没有足够的侧力，基本飞行轨迹依然按照惯性向前侧滑。侧力在本质上是在侧向上产生的升力，产生侧力的机制与产生升力的机制是一样的，但用于克服重力的基本升力还是要继续提供。换句话说，稳定转弯时，升力的垂直向上的分量用于克服重力，水平分量才是转弯所需的侧力。两者之比代表了飞行器产生侧力的能力，战斗机用g代表的机动性就是这个意思，9g意为可产生9倍于重力的侧力。深究起来，这又回到升阻比上去了，没有足够的升阻比是不可能有多少余力产生侧力的，这也是旋成体的机动性在本质上受到限制的道理。

X-51A虽然名字叫做“乘波者”，其实它的外形并不符合乘波的要求，只是利用了压缩升力来维持飞行而已

“星空2号”研制单位正在进行的“人工转捩带”研制，这一技术用于超燃冲压发动机的进气口……所以，“星空3号”的动力就昭然若揭了

乘波体利用激波产生升力，也利用激波产生侧力。改变飞行姿态时，激波形状随之改变，在过渡过程中还可能产生扭曲，这就需要主动控制激波形状和位置了，难度比利用激波飞起来要高一个等级。中国航天空气动力技术研究院的微信公众号消息里提到自然转捩和人工转捩。转捩在流体力学里用于描述层流到湍流的过渡，转捩点决定了层流为主的附面层（也称边界层）的厚度。较厚的附面层影响传热，也增加阻力，最终影响激波的形成。人工转捩可能指对附面层厚度的主动控制，或许最终与主动激波形状控制有关。2017年中国《空气动力学报》里提到激波装配法，就暗示了通过附面层厚度控制激波边界的问题。

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标签高超音速中国航天中国航天航空航天
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