题目：再入飞行器气动与飞行动力学特性研究

具有锐边结构的高超声速再入飞行器，在气动热防护、全气动控制以及隐身性能方面具有很大的优势，因此，未来在全球快速到达等军事领域以及全球空间客运、微重力试验平台等民用领域具有广阔的应用前景，具有发展成未来低成本可重复使用的天地往返运输工具和军事打击武器的潜力，是目前高超声速技术中的一个新的研究方向。与常规飞行器相比，锐边高超声速再入飞行器具备独特的隐身、气动和飞行动力学特性。因此，确定适用的方法并且分析相应的特性对于此类飞行器的实用化至关重要。

本文结合国内外相关研究的最新进展，探索大升阻比锐边高超声速再入飞行器的建模、气动特性研究和飞行动力学研究等方法，分析其各方面特性。本文主要包括以下三个方面：

锐边高超声速再入飞行器设计与建模。

面向概念设计，结合锐边高超声速再入飞行器的设计原则，确定了锐边高超声速再入飞行器外形，并利用CATIA软件对其外形进行建模；结合有效载荷形状，对飞行器内部进行结构建模，获取了飞行器的主要尺寸参数以及转动惯量等参数。

锐边高超声速再入飞行器气动与飞行动力学分析。

针对锐边高超声速再入飞行器模型的气动特性，分析了修正牛顿理论、活塞理论、激波膨胀波理论三种较为常用的高超声速气动力工程算法，将三种工程算法的计算结果与CFD计算结果对比，分析不同方法的适用性及准确性，选择修正牛顿理论作为最优算法；随后，利用修正牛顿理论分析了该模型在未配平状态下的气动特性以及配平状态下升阻力系数、升阻比、尾舵配平角以及在最大升阻比及最大升力迎角飞行时飞行器稳定性；最后，结合锐边高超声速再入飞行器未来应用前景，分析了跳跃滑翔弹道的优越性，并利用本文提出的模型研究了不同升阻比条件下跳跃滑翔弹道的区别，进而分析了大升阻比对于拓展纵向射程的作用，随后针对锐边再入飞行器的再入段动压及负载的限制，确定了再入段前期以最大升力对应迎角飞行随后转入最大升阻比飞行的弹道。

锐边高超声速再入飞行器隐身特性分析及隐身气动综合设计

介绍了RCS产生机理及目前存在的RCS计算方法，重点介绍了后文中应用的FEKO商业软件和高频近似法，并针对锐边高超声速再入飞行器的外形，利用高频近似法中的物理光学法和等效电磁流法编写计算程序分别计算面元和尖劈的RCS；随后，分别利用FEKO和上述程序计算NASA RCS标准算例锥球模型的RCS，得到两种算法的适用性及优缺点，证明高频近似法程序计算RCS的精确度可以满足要求并且计算效率很高；第三，利用高频近似法程序计算锐边高超声速再入飞行器模型分别在无俯仰和有俯仰状态下的RCS，分析了该模型的隐身特性；最后，针对本文提出的锐边高超声速再入飞行器设计原则，面向飞行器RCS和最大升阻比，以飞行器中部长度为自变量，对飞行器进行隐身气动综合优化设计。