红外抑制器混合管壁肋片强化传热和引射特性

为了降低直升机分流引射式红外抑制器外露遮挡罩表面温度,提出抑制器外侧混合管表面肋片强化换热结构,采用数值模拟的方法,对抑制器混合管表面肋片结构下的引射和强化传热特性进行了研究。结果表明:与混合管表面无肋片结构相比,肋化的混合管表面对流换热增加了83%,辐射换热减少了31%,遮挡罩壁面平均温度降低了7 K;遮挡罩外侧狭缝进气面积增加后,二级引射冷气量增加了近3倍,遮挡罩壁面平均温度降低了18 K;在遮挡罩上、下位置增加引射口后,引射气流可直接作用于遮挡罩高温壁面,遮挡罩壁面热斑消失。

分流喷管出口构型对红外抑制器性能影响的数值和实验研究

在模型实验验证的基础上,采用数值模拟的方法,对比分析了分流喷管出口构型对直升机红外抑制器气动性能、温度场和红外辐射强度的影响。研究结果表明:相比基准分流喷管模型(Origin),分流喷管出口带一定外扩张角的波瓣出口结构(Lobe_1)的引射系数略微降低、总压恢复系数降低,中间混合管出口排气温度峰值却降低了65.1 K,同时降低了混合管上下方区域的壁面温度,但造成混合管中后段外侧壁面局部区域温度升高;外扩张角为0的波瓣出口结构(Lobe_2)增加引射系数3.8%,总压恢复系数与Lobe_1结构基本相当,中间混合管出口排气温度峰值也降低了62.8 K,尤其是其降低混合管壁面温度的效果最佳;分流喷管出口突片结构(Tab)增加引射系数10.6%,但总压恢复系数降低0.7%,同时,内侧混合管出口排气平均温度降低19.3 K,混合管壁面降温效果相对较差。总体来看,波瓣和突片结构都起到增强引射、强化混合的作用,尤其是波瓣出口结构(Lobe_2)对降低抑制器总体红外辐射效果最好,在3~5μm波段的红外辐射强度最大可降低21%;在8~14μm波段,其红外辐射强度最大可降低15%。

一体化红外抑制器排气出流对其气动和红外辐射特性的影响

经地面模型实验验证,数值仿真展示了一体化红外抑制器排气出流、模拟旋翼下洗气流和模拟前飞来流相互作用下的流动和换热特征,通过改变排气出流角度和模拟前飞来流速度,计算分析一体化红外抑制器引射、混合特性以及红外辐射强度空间分布的变化规律。仿真结果表明:模拟的前飞来流与排气出流相互作用后会造成局部排气不畅,前飞来流甚至倒灌入红外抑制器内,从而引起抑制器壁面局部高温,增加了抑制器整体红外辐射强度;改变排气角度可将之改善,且存在气动和红外辐射特性兼顾的最佳角度。前飞来流速度从15 m/s提高到55 m/s,抑制器内部高温壁面温度降低,抑制器红外辐射强度峰值在3~5μm波段降低约50%,在8~14μm波段降低约20%。红外抑制器的下洗气流进口加装弯曲导流片可以对内部混合管高温壁面进行遮挡,有效降低顶部视角的红外辐射强度。最佳排气角度下,利用排气下游隔板的遮挡,正对抑制器排气出口方向(底部视角)上的3~5μm和8~14μm波段红外辐射峰值分别降低约50%和33%。

直升机红外抑制器红外辐射特性的数值研究和实验验证

对波瓣喷管-弯曲混合管构成的直升机红外抑制器内空气动力学特性和红外辐射特性进行了数值研究,在计算过程中,有机地将三维流场数值计算、壁温计算与红外辐射计算结合起来,与相关实验数据的对比验证表明计算结果与实验结果仅相差15%左右,且红外辐射强度空间分布规律一致;通过对不同缩比模型的数值计算,揭示了模化比对壁面及羽流的红外辐射特性的影响规律.计算结果符合物理过程本质.

旋翼下洗气流对红外抑制器性能的影响研究

利用地面模拟试验件实验研究了直升机旋翼下洗气流对红外抑制器气动及红外隐身性能的影响。结果表明,旋翼下洗气流对红外抑制器的气动性能、特征温度、红外辐射等都有明显的影响。旋翼下洗气流速度的增加,将造成红外抑制器的引射系数降低,出口气流温度升高,出口气流温度分布均匀度增加,并使整流罩及外套特征温度迅速增加。存在一个最佳旋翼下洗气流速度,使储物仓特征温度最低。最终,使得在模拟悬停状态下,考虑和不考虑旋翼下洗气流相比,3～5μm的平均红外辐射强度大约增加35%。

直升机后机身内埋式红外抑制器隐身性能分析

为了降低直升机的红外辐射特征，针对直升机后机身内埋式的红外抑制器，采用数值模拟的方法较为系统地研究了红外抑制器排气出口形状、旋翼下洗气流速度以及机身蒙皮发射率等因素对红外辐射特性的影响。研究发现：混合管波瓣出口与矩形出口相比，喷流核心区温度大幅度降低，采用波瓣出口混合管，喷流在3—5μm波段的红外辐射强度降低了10％以上；旋翼下洗气流速度的增加，降低了喷流核心区和后机身蒙皮的温度，同时大幅降低了喷流3—5μm波段的红外辐射强度；随着机身蒙皮发射率的减小，机身蒙皮在3—5μm和8～14μm波段的辐射强度大幅降低。结果表明：波瓣出口混合管有利于喷流的强化混合，降低了喷流的温度和辐射强度；旋翼下洗气流速度对降低喷流、蒙皮温度和喷流辐射强度非常有效；机身蒙皮发射率对其表面的红外辐射特性影响非常显著。

直升机排气系统红外抑制器的模型实验研究

对直升机排气系统红外抑制器进行了一系列的模型试验研究,旨在分析引射混合和遮挡隔热对降低目标红外辐射特征的作用机制和抑制效果,并对缩比模型的红外辐射相似关系进行探讨.结果表明: (1)引射冷气掺混具有降低排气温度和混合管壁面温度的双重作用,其降温效果在大引射流量比下非常显著;当遮挡间距大于 20mm,遮挡隔热可以使遮挡罩壁温接近于环境温度. (2)引射混合对总体红外辐射强度抑制约 85%;在此基础上进行隔热遮挡可以再抑制 10%. (3)在保持主流速度、温度和压力均相同的条件下,不同缩比模型的辐射亮度基本相当;红外辐射强度基本上与模型的几何模化比平方成正比.

排气系统与尾机身一体化红外抑制器实验分析

利用地面模拟实验件对排气系统与尾机身一体化红外抑制器模型进行了实验研究,旨在分析引射混合与旋翼下洗对降低排气温度和目标的红外辐射特征的效果.结果表明,通过波瓣喷管引射周围空气与主流燃气掺混冷却,可以使高温燃气温度降低至少50%;利用旋翼下洗气流吹散热排气,冷却尾机身模型壁面,可以使模型壁面及尾焰在3-5μm和8-14μm的红外辐射强度分别降低39%和33%.另外,简单的增大波瓣喷管的尺寸并不能够有效提高引射流量,反而会使引射系数有所降低.

模化比对直升机用红外抑制器红外辐射特性的影响

对波瓣喷管-弯曲混合管构成的直升机用红外抑制器壁面和尾焰的红外辐射特性进行了一系列的数值研究,旨在将三维流场数值计算、壁温计算与红外辐射计算结合起来综合分析抑制器红外辐射特性,与相关实验数据的对比验证表明计算结果与实验结果仅相差15%左右,且红外辐射强度空间分布规律一致;通过对不同缩比模型的数值计算,揭示了模化比对壁面及尾焰的红外辐射特性的影响规律:(1)几何相似的红外抑制器在主流入口速度、温度相同时,壁面红外辐射强度与几何模化比的2次方成正比;(2)尾焰红外辐射强度与几何模化比的2.32次方成正比.

直升机红外抑制器两种进气方式下的实验研究

利用地面模拟试验件通过实验比较分析了两种进气方式对红外抑制器性能的影响。为了模拟直升机前飞和悬停两种状态,在模型上端开口,分别引入旋翼下洗气流和前端进气,对比分析了这两种状态下模型壁面温度和红外辐射强度的大小。结果表明：引入速度为18 m/s的旋翼下洗气流使得模型壁面内外两侧均受到冷却气膜的保护,从而使壁面温度降低了36%;同时再引入流量为0.2 kg/s的前端进气,可使红外抑制器模型在3～5μm和8～14μm的红外辐射强度分别降低为原来的11%和28%。

武器装备排气系统红外抑制器技术综述

主要介绍了排气系统红外抑制器的原理,归纳了建立抑制器模型的方法,列举了多种提高红外抑制器性能的方案和一些重要实验结果。同时对抑制器发展现状进行了介绍和总结,并作出了比较和展望。

RAH-66直升机红外抑制器剖析

本文介绍了RAH-66直升机红外抑制器的原理和特点,计算分析了旋翼下洗气流的速度、冷却空气进气口位置及面积大小对该红外抑制器性能的影响情况,并给出了计算分析结果。

气体引射器型红外抑制器的结构及性能研究

通过介绍红外抑制器的工作原理 ,用实验和数值方法分析了由不同的抑制器结构引起的不同红外抑制效果。通过对多组参数的数值计算和实验测量 ,得出了有关结构参数对红外抑制装置工作性能的影响规律 ,为以后抑制器的设计提出了最佳的组合方案和取值范围。实验结果表明 ,装置有较好的红外抑制效果。

二元弯曲混合管出口结构参数对红外抑制器气动和辐射特性的影响

采用CFD和瓜综合计算分析的方法，研究了不同结构参数的二元弯曲混合管对红外抑制器性能的影响。计算结果表明：与矩形出口的二元弯曲混合管相比，波瓣型面的混合管出口增加了排气出口周长，依靠粘性和剪切力的作用实现剪切混合，二次引射能力增强，抑制器整体引射性能最大提高了19．2％。同时，混合管壁面温度也显著降低，抑制器垂直方向上3～5μm波段的红外辐射强度峰值最高降低了13．3％；在波瓣瓣高一定时，随着波瓣数增加，红外抑制器整体引射系数先增大后减小，而总压恢复系数先减小后增大；在波瓣瓣宽一定时，随着瓣高增加，红外抑制器引射系数逐渐增大，而总压恢复系数逐渐减小，辐射强度峰值最大降低了11．6％。

狭长出口弯曲混合管一体化红外抑制器红外特性分析

将发动机热端部件-弯曲混合管埋入尾机身模型内部并引入旋翼下洗气流与热排气强迫混合,这是一种新型的一体化红外抑制器结构。通过数值模拟和实验分析比较了波瓣喷管与旋翼下洗的混合流场,并且获得了不同旋翼下洗气流作用下模型壁面的红外辐射光谱。结果表明:在弯曲混合管出口存在低压区,使得周围冷却气流在压差的驱动下被不断吸入混合;模型的红外辐射主要以8～14μm波段的红外辐射为主,随着旋翼下洗气流速度的增加,模型的红外辐射强度逐渐降低。

直升机红外抑制器的数值仿真

利用 FLUENT 软件对一种直升机红外抑制器进行数值计算,并与实验测量值对比,计算值与实验测值基本相吻合,说明利用 FLUENT 软件对直升机红外抑制器数值仿真是可行得。这为进一步研究及工程设计提供有效的手段。

红外抑制器缩比模型与原型件红外辐射特性关系的分析

本文运用红外辐射理论分析了红外抑制器缩比模型与原型件红外辐射特性的关系。通过对缩比模型与原型件的固体壁面和排气流定向红外辐射强度的分析,得出了缩比模型与原型件之间红外辐射强度的基本换算关系是尺寸比的平方关系,但应该乘上一个修正系数。

波瓣喷管红外抑制器红外辐射特性的数值研究

对具有不同尾缘形状的两种波瓣喷管红外抑制器的红外辐射特性进行数值研究。在流场计算结果的基础上,计算了不同探测方位角下,两种红外抑制器在3~5?m波段的红外辐射亮度和点源探测功率,对两种红外抑制器的红外隐身性能进行评估。研究结果表明,交变波瓣喷管的引射掺混性能较普通波瓣喷管好,明显降低了混合管壁面和尾焰气体的温度;在相同探测条件下,交变波瓣喷管红外抑制器在3~5?m波段的红外抑制效果优于普通波瓣喷管红外抑制器,前者比于后者,最大可分别降低固体壁面和尾焰气体探测功率15.7%和13.3%,整体探测功率降低14.5%,有利于红外隐身性能的提高。结果还显示,固体壁面辐射约占红外抑制器整体辐射的80%。因此,对红外抑制器进行优化时,应能有效降低固体壁面辐射。

船用燃气轮机红外抑制器的实验研究

采用可调节高度的支架,针对船用燃气轮机红外抑制器的喷管与混合管间距对抑制器引射性能的影响进行了热态实验.同时,实验了不同收缩比的喷管对其引射性能的影响,测量了抑制器出口截面直径方向上的压力和温度分布以及主流入口静压.结果表明:热态情况下喷管和混合管间距与混合管直径的比值a/D=0.875左右时,抑制器出口中心区排气温度最低.减小波瓣喷管出口与入口截面积比值(收缩比)Aout/Ain,有利于降低抑制器排气温度,但也将增大抑制器的阻力.

加装红外抑制器的直升机红外辐射的计算及测量

计算了光谱在3～5μm及8～12μm范围内，加装与机身结构一体化红外抑制器的某型直升机排气系统的红外辐射特性。计算中考虑了排气系统部分蒙皮的红外辐射、双喷管发动机喷气流的红外辐射、背景辐射及大气的吸收衰减对直升机排气系统红外辐射信号的影响。实验发现，一架加装与机身结构一体化红外抑制器的直升机排气系统红外辐射特性的计算结果，与实测结果基本一致。