外调节片对轴对称喷管电磁散射特性影响研究

为研究外调节片与出口面积可调喷管外壁面无法完全闭合时形成的腔体结构对喷管后向电磁散射特性的影响,针对某型轴对称出口面积可调喷管简化模型,在三种电磁波探测频率下,采用迭代物理光学法分别对带外调节片和不带外调节片喷管的雷达散射截面积(Radar cross section,RCS)进行了数值模拟分析,得到外调节片腔体对喷管电磁散射特性的影响规律。研究结果表明,外腔体使得喷管0°探测角处的雷达散射截面积明显增大;中心锥端面和气流进口平面是喷管内腔体的强电磁散射源,外腔体未出现强散射源;外腔体对喷管雷达散射截面积的影响与探测频率没有明显相关性。

S弯D形矢量喷管参数化设计及气动特性研究

为了满足战机对垂直/短距起降能力的要求,基于曲率控制方法对具有D形出口的S弯喷管进行参数化设计,进而可实现喷管尾段的大角度偏转。随后对不同偏转角、落压比以及设计参数的S弯D形矢量喷管气动特性进行数值模拟,对比并分析了喷管的气动特性。计算结果显示:无偏转条件下,随着落压比π从1.5增大至3.5,喷管流量系数先增大后平稳,在π=2.5时达到最大值,推力系数先增大后减小,且推力方向为飞行器产生一定的抬头力矩;落压比恒定时,随着偏转角度从0°增大至90°,喷管流量系数、推力系数下降,矢量超前角由负值不断增大至+6°左右;设计参数中预留偏转角对喷管气动性能影响较大,而S弯中心线控制系数对气动性能影响较小。本文提出的S弯D形喷管具有较好的气动性能,小偏转角度下矢量角变化趋势较为一致,亦可通过出口段偏转实现发动机推力的大角度矢量偏转。

基于Fluent的某型APU进气管道的流场数值分析

APU进气管道的流场特性研究是APU进气系统设计中的关键部分,针对某型民用飞机APU进气管道外形对APU进气系统性能的影响进行了研究,为了分析APU进气管道及进气风门对进气系统总压力、压力恢复、进气畸变的影响,以某型宽体客机的APU进气管道和进气风门为例,利用CATIA软件构建了三维模型并利用Design Modeler进行流体模型填充和前处理,然后把模型导入至Fluent软件中进行流场的仿真计算,仿真过程中简化了进气管道和飞机尾椎的模型,选取了合理的边界条件,分析不同工况条件下进气管道的气动性能,仿真结果表明所设计的进气管道能够较好满足APU进气系统的需求,确定出了最优的进气管道结构尺寸,为后续的产品设计提供理论支撑。

双层梯度蜂窝吸波结构优化设计

为了提高蜂窝结构的吸波特性,设计了一种带蒙皮和金属底板的双层梯度蜂窝吸波结构,并利用Hashin-Shtrikman (HS)模型获得其等效电磁参数。在此基础上,以反射率低于-10dB的带宽最大为优化目标,利用保收敛粒子群优化算法(Guarantee Convergence Particle Swarm Optimization,GCPSO)对四种不同排序方案的双层梯度蜂窝吸波结构进行优化设计。结果表明,入射电磁波的角度和极化方式以及吸波材料的选择、排序和厚度对双层梯度蜂窝结构的吸波性能有很大的影响;不同入射角度下Transverse Magnetic (TM)极化时的吸波特性明显优于Transverse Electric (TE)极化,在入射角为60°时最为明显;对比四种方案优化结果显示,Case 1方案由于选用损耗角较小的吸波材料充当透波层,分布于蒙皮下面,而选用损耗角较大的吸波材料作吸收层,并置于吸波结构底层,因而具有最大的优化目标函数,吸波效果最佳,且蜂窝高度仅为具有相同吸波效果的Case 3方案的49.44%。因此,选择Case 1方案作为本文最终优化结果。

介质涂覆位置对二元塞式喷管的电磁散射特性影响

为研究雷达吸波材料对二元塞式喷管的雷达散射截面积(RCS)的缩减效果,采用阻抗边界条件的迭代物理光学(IPO)法,对基准模型和7种不同介质涂覆方案的二元塞式喷管进行了电磁散射特性数值模拟,指出了二元塞式喷管电磁散射的主要贡献源。结果表明:在中心锥和混合器涂覆吸波材料,对塞式喷管RCS缩减效果有限;中心锥与塞锥、混合器与塞锥的组合涂覆与塞锥单一涂覆的RCS均值相差不大;全涂覆模型具有最低的RCS均值;塞锥和出口壁面是二元塞式喷管电磁散射的主要来源,以偏航探测平面水平、垂直极化方式为例,对塞锥和出口壁面组合涂覆模型可分别达到全涂覆的75%和87%的RCS缩减效果。