题目：超燃冲压发动机气动性能分析和优化研究

超燃冲压发动机是飞行马赫数5到8范围内的理想吸气式动力装置。如何开展高效的发动机流道优化是发动机设计阶段的研究重点之一。本文结合计算流体力学（CFD）方法和优化方法，并借鉴了多学科设计优化（MDO）中的优化组织方式，开展了超燃冲压发动机部件和整机的优化研究。 建立了超燃冲压发动机各部件的参数化模型。针对由后掠侧压进气道、矩形燃烧室和后掠侧板尾喷管构成的超燃冲压发动机模型，建立了一套分析发动机一体化性能的耦合流场计算方法。其中进气道和尾喷管流场分别求解三维单一气体和多组分抛物化NS（PNS）方程，燃烧室流场求解一维NS方程。算例表明耦合计算方法可以提供合理的发动机性能参数，该方法计算效率高，可以直接用于发动机整机优化。针对耦合计算方法中存在进气道出口二维流场向燃烧室一维方法入口参数传递的问题，研究了不同平均方法的入口参数对超燃燃烧室一维计算结果的影响。结果显示以三维仿真结果推力为参照，结果显示一维计算结果偏差均较大，但相比加权平均方法，考虑了动量守恒（CMME）和热力学守恒（CMES）的平均方法更加适用于参数传递。 以PNS方法和一维CFD方法作为性能计算工具，基于iSIGHT优化平台开展了超燃冲压发动机部件优化研究。二维进气道单目标总压恢复系数最大优化结果显示最优设计以较长的内通道长度、较小的压升性能恶化为代价换取了较大的总压恢复性能提升，以有效动能效率为目标的优化能同时改善进气道的阻力系数、总压恢复系数和流量捕获性能。燃烧室单目标优化研究显示单目标最优解与敏感性分析结论有较好的一致性，并且与工程经验相符。三维带侧板尾喷管的单目标推力最大优化研究表明侧板的延伸对喷管的推力增加非常有利。 结合发动机整机耦合计算方法，开展了整机优化研究。整机单目标比冲最大优化结果表明进气道阻力比冲恶化，但进气道其他性能的改善有利于整机比冲的提高，说明了部件最优与整机最优不是一致的，有必要开展整机优化。