艾俊强 气动布局专家

(≈):气动布局是飞机设计过程中非常重要的一环,作为中航工业气动布局专家,请您谈谈飞机气动布局设计的重要性以及国内外的发展现状.艾俊强:气动布局是飞机方案设计的核心技术,气动布局方案的好坏直接影响到型号的成败.

飞行器格栅结构电磁特性分析

飞行器格栅结构能够阻碍电磁波入射到腔体结构形成强的后向散射。为研究菱形栅孔的电磁屏蔽规律,采用波导传输理论和Floquet定理分析了均匀格栅的电磁屏蔽原理。针对孔径边长、线宽和两边夹角等5组几何参数,建立变参数模型并计算了传输参数S 21和可屏蔽带宽占比。仿真结果表明,孔径边长和格栅深度对屏蔽效能影响较大;随着两边夹角增加,TE和TM极化的屏蔽效能呈现相反的增减趋势。最后,选取屏蔽效能较优的栅孔,构建了加装格栅的进气腔体模型,计算了掠入射状态下的散射特性,结果表明,在水平极化和垂直极化下,格栅均能有效屏蔽腔体散射。

机载天线辐射与散射对射频特征的影响

机载天线除了对其自身工作辐射性能有要求外,还对其散射性能提出了高要求。由于飞机平台外形及材料具有不同的特性,导致天线在装机后产生不同程度的辐射畸变,从而影响传感器的辐射性能,直接影响其通信、探测、干扰等功能。同时从散射角度看,由于空间角域电磁辐射能量分布发生变化,导致其散射性能也发生变化。通过精确分析典型模型的天线辐射畸变、散射特性及有源对消等问题,分析了辐射畸变、散射及对消对机载平台射频特征的影响,最后提出了发展建议,对于机载天线工程设计具有很好的参考价值。

变体飞机典型形式的历史发展及其应用机型浅析

绝大多数变体飞机形式都不是"突然出现"的全新概念,而是来源于相关技术在过去近百年里的长期积累。因此,特定变体飞机形式及其技术既可广泛用于与其历史发展密切相关的有人驾驶飞机,也可用于总体特性类似的无人驾驶飞机。本文剖析了部分变体飞机形式的技术发展渊源,分析了变体飞机发展和无人机的关系,并指出了多种变体飞机在具体机型上的应用前景。

典型高升阻比飞机气动布局及其发展

飞机性能的提高、油价的上涨以及各国对环境保护的更加重视都要求飞机具有更高的升阻比。本文针对飞机减阻的主要途径,对飞翼/翼身融合布局、盒式翼/联接翼布局、层流翼布局等典型高升阻比气动布局的发展和应用前景进行了简要分析。

基于混合RANS/LES方法的亚声速空腔流动主要影响因素的数值研究

随着计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术的发展,混合雷诺平均N⁃S方程(Reynolds averaged Navier⁃Stokes,RANS)/大涡模拟(Large eddy simulation,LES)类方法被越来越多地应用于航空领域的大分离流动及气动噪声的仿真分析中,并取得了很好的效果。本文选取M219空腔流动风洞试验模型,在Ma=0.85的情况下,进行了混合RANS/LES方法的验证,并进行了网格敏感性分析;然后针对影响空腔流动的几个关键因素进行了仿真研究,并给出了主要的研究结果;最后,针对L/D=7的大长深比空腔,研究了增加隔板形成前后两个L/D=3.5的串列空腔的流动特点。

基于载体对消方法的腔体类目标散射特性研究

进气道等腔体类目标散射是隐身飞行器散射的重要组成部分,已有的腔体类目标散射研究并未给出装机后腔体类目标散射特性的结果。将载体对消技术应用于腔体模型的电磁散射计算中,可有效消除腔体外表面散射,获得更精确的腔体内部散射特性。构建了封闭口面和填充吸波材料的2种腔体模型,通过腔体模型的点频雷达散射截面(RCS)、一维像和二维像验证了载体对消技术的有效性和准确性。数值计算结果表明,入射电磁波在60°~90°角度范围内,腔体内部散射对腔体总散射的贡献较小,腔体外表面散射贡献较大,在±90°处相差30 dB以上。分析此角度范围的进气道等腔体类目标内部散射时,须有效消除腔体外表面影响。

几种载体表面缝隙对雷达目标特性的影响

对在几种载体(平板和杏仁体)上的不同缝隙所引起的目标散射特性影响进行了研究。首先分析了不同载体目标的雷达散射截面特性;以此为对比基准,对含不同类型缝隙的载体目标开展散射特性计算和系列试验测试,从中获得由缝隙所引起的目标特性变化情况,进而分析缝隙对雷达目标特性的影响。结果显示,直槽会引起比直缝更强的散射增幅,锯齿缝相对直缝则具有明显的减缩作用;杏仁体载体能更有效地模拟弯曲表面上的缝隙散射。结果可为飞行器雷达隐身设计提供依据。

变体飞机设计的主要关键技术

针对变体飞机的特点,分析了其在设计中出现的诸多新的技术难点,对拟解决的主要关键技术,包括变体飞机不同于常规固定构型飞机的总体及气动协调设计、机翼智能结构设计、可控性设计与飞行控制系统设计等进行了详细介绍。研究结果对于变体飞机的设计具有一定参考价值。

倾斜双垂尾L频段电磁散射特点分析

利用低散射载体,应用电磁仿真手段分析隐身飞机所采用的倾斜双垂尾的电磁散射特点。建立典型倾斜双垂尾模型,采用多层快速多极子算法(MLFMM)进行仿真计算,获得其方位角特性及雷达散射截面(RCS)量级。针对尾翼位置、倾斜角度、边缘后掠角等尾翼关键几何设计参数,建立变参数模型并进行多方案仿真。基于计算结果,分析参数敏感性,获得以上设计参数对RCS的影响规律及具体影响量级,为隐身性能约束下的尾翼设计提供参考。

隐身飞机机身侧棱电磁散射特点分析

隐身飞机机身侧棱是侧向重要散射源,研究其电磁散射特点具有重要意义。建立机身侧棱分析模型,采用多层快速多极子算法(MLFMM)进行计算,获得雷达散射截面(RCS)沿水平面方位角的分布数据;构建RCS峰值、波峰宽度、旁瓣均值三维度评价方法,基于该方法分析机身侧棱电磁散射的极化特性和频率特性;针对棱边长度、棱边尖劈角、棱边厚度三项关键几何参数,建立变参数模型并通过仿真研究RCS对几何参数的敏感性。结果表明:RCS峰值对棱边长度及棱边尖劈角比较敏感,波峰宽度对频率比较敏感,旁瓣均值对频率及棱边尖劈角比较敏感。

飞机变形技术发展探究

从广义与狭义两方面论述了"变形飞机"的概念,分析归纳了飞机变形技术。分别介绍了各种传统变形技术与新型智能变形技术,指出了智能变形技术研究涉及的基础学科与关键技术,并展望了变形飞机的发展前景。

伸缩机翼变体飞机气动布局初步研究

针对侦察-打击一体化飞机的性能需求,提出了一种伸缩机翼变体飞机气动布局概念方案,采用气动力计算、风洞试验、缩比飞行模型研究等手段,对其机翼展开与收缩等不同状态的气动特性进行了分析,验证了机翼展开状态升阻比高、续航时间长和机翼收缩状态阻力小、加速冲刺性能好的设计思想。研究结果表明,伸缩机翼变体飞机能够适应侦察-打击一体化飞机的需要,具有广阔的应用前景。

飞行器排气系统红外隐身技术探析

针对飞行器排气系统的红外隐身问题,对其红外辐射特性、辐射机理进行了讨论分析,重点探讨了排气系统应用遮挡技术、冷却技术以及低红外发射率技术等几种红外隐身技术的特点和效果,论述了飞行器排气系统红外隐身技术的发展趋势,为飞行器红外隐身设计提供了参考。

反隐身预警雷达的发展动态与新技术

预警雷达一直是战场防空和国土防御的基本装备之一,而隐身飞行器的出现迫使现代预警雷达必须提高其反隐身能力。首先从雷达的工作频率、目标的极化信息和非后向散射特性剖析了现代预警雷达的反隐身关键技术,然后根据不同的雷达体制对典型反隐身预警雷达进行分类综述,最后总结了多输入多输出、低截获概率、太赫兹超宽带、微波光子相控阵、第三代半导体和基于数学模型的网络优化等新技术的特点和难点,并展望了反隐身预警雷达需进一步研究的方向,以期为反隐身预警雷达相关设计人员提供一定的帮助和参考。

高速飞行器红外罩热力失效机制

红外罩材料包括红外罩增透保护膜和基底材料,是高速导弹结构–功能一体化的关键部件,应用极为广泛.但是,红外罩材料通常工作于恶劣的外界环境下,处于复杂的热力混合作用状态,可能导致窗口失效,因此对红外罩材料热力响应和失效的研究具有重要的科学研究价值和工程实际意义.本文针对高速飞行器环境下红外罩材料的气动热力失效机制,从典型材料的特性及制备、气动热力响应机理及分析、红外罩材料的结构性和功能性失效等方面总结相关学者的研究成果,并对今后的发展趋势进行展望.

翼尖尖点散射特性分析

为解决机翼翼尖等弱散射源所带来的雷达散射截面(RCS)贡献问题,针对典型机翼设计了几种不同的机翼翼尖方案,建立了典型翼尖数值模型。利用基于多层快速多极子算法(MLFMA)的FEKO软件,计算、分析不同方案翼尖外形在不同频段、不同方位角下的RCS量级,并优选出对机翼RCS贡献最低的翼尖外形方案。计算结果表明,针对典型机翼,从翼尖到翼根方向上15%处顺气流直切的翼尖外形方案,其翼尖尖点所带来的RCS贡献最小。

一种埋入式腔体的低RCS载体外形设计

根据腔体目标在较大方位角内有较强散射的特点,提出了包覆腔体载体的设计要求。设计了大后掠扁平式后段收尖的载体初步方案。通过头部边缘锐化、头部边缘后掠角增加和对尾部边缘渐变半径处理,获得了符合载体设计期望的"凹坑式"雷达散射截面(RCS)随方位角曲线分布。研究结果显示,在水平极化时,尾部边缘采用渐变半径圆弧过渡曲面可以有效降低边缘散射在入射方向的回波,而在垂直极化时却增强了表面波回波强度。

长深比对空腔流动与声学特性的影响分析

长深比(L/D)是影响空腔流动的最重要外形参数。为了对空腔的流动机理有更深入的认识,采用基于Realizable k-ε湍流模型的脱体涡模拟(DES)数值方法,研究空腔L/D的变化对空腔流动与声学特性的影响。选取的来流马赫数为0.85,基于空腔长度的雷诺数为6.84×106。结果表明:随着L/D的增加,空腔前部的压强系数逐渐降低,后部的压强系数逐渐升高,导致空腔内的静压梯度逐渐增大;整个空腔内的压强脉动强度减弱,噪声环境有所改善。研究结果可为空腔流动类型的划分提供一定的依据。

伸缩机翼变体飞机气动特性研究

伸缩机翼变体飞机通过机翼伸缩调整机翼展长,从而改变机翼面积和展弦比,改变飞机的气动布局和机翼的气动特性,满足多任务点的设计要求。简要介绍伸缩机翼变体飞机的发展历史,重点研究一种采用伸缩机翼设计的超音速飞机的气动特性变化。研究结果表明:亚音速时机翼展长伸长,展弦比增大,飞机诱导阻力降低,升阻比提高,可以明显提高飞机的航程;超音速时机翼展长缩短,展弦比减小,飞机的波阻降低,升阻比增大,提高了超音速飞行性能。伸缩机翼概念用于超音速飞机设计时能很好地兼顾亚音速巡航和超音速冲刺。