HIFiRE-5b氣動熱力試驗

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美國聖母大學、普渡大學和空軍研究實驗室的聯合團隊完成了高超聲速國際飛行研究試驗HIFiRE-5b的氣動熱力試驗，獲得大量高超聲速飛行的表面溫度數據。

圖1 高超聲速飛行器尺寸

HIFiRE-5b旨在研究三維高超聲速飛行器的氣動熱力學。研究團隊測試的高超聲速飛行器是一個橢圓錐體，長861.05mm，長短軸比為2：1，短軸傾斜角7°，橢圓錐頭尖端短軸半徑為2.5mm。在飛行器下降過程中，HIFiRE-5b的馬赫數為7.7~7.9，自由流的單位雷諾數為5×106~5×107/m，使用熱電偶獲得飛行器表面溫度數據，計算熱通量並根據熱流速率確定邊界層轉捩位置。試驗確定了三種不同的轉捩時間，區分了不同流態，分別是第一次脫離層流加熱、最後脫離層流加熱、轉捩結束。實驗結果表明，飛行器的前緣具有三層轉捩結構，分別在前緣、中線和兩者之間，推測轉捩的機理分別為前緣的第二模式波、中心線附近的受平均邊界層速度剖面中的拐點影響的行進不穩定性、兩者之間的橫流不穩定性。前緣的轉捩發生在大致恆定的雷諾數（按長度計算）上，隨著雷諾數的增加，沿前緣的轉捩穩步發生。

這次飛行試驗獲得大量高超聲速飛行器的溫度、熱通量、邊界層狀態的等高線圖，提供了在一個時刻理解整個流場的有效手段。

（藍海星）

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