细长旋成体亚声速超大攻角非定常流动特性研究

空空导弹作为现代空战的主要攻击手段,要求比目标飞机更高的机动性和敏捷性.新型空空导弹在面对新一代飞机时必须具备全方位攻击能力,尤其对来自后方目标的威胁,则需要更高转弯率和更大机动包络线的航向反转机动等先进高效机动方法.为了保证高效机动的顺利完成,要求导弹在超大攻角(α=0°~180°)范围内具有飞行和机动控制能力.以往对超大攻角流动的观测和研究大多集中在α=40°~60°范围内,最大角度不超过90°.本文采用数值模拟(delayed detached eddy simulation,DDES)与风洞试验(油流显示试验)结合的方法,研究了细长体亚声速下(Ma=0.6)攻角α=0°~180°范围内的瞬时流动特性以及非定常特性.研究表明,数值模拟与油流显示试验获得的物面流线吻合较好,在攻角α=0°~90°范围内,细长体背风侧流动主要为圆柱段引起的集中涡主导,体现为非对称、非定常和涡脱落等流动现象;在攻角α=90°~180°范围内,这时细长体底部朝前,由此带来较大的回流区,回流区内存在较多小尺度旋涡相互作用干扰,随着流动逐渐沿轴向向后发展,背风侧流动逐渐以非对称涡流动为主导.非对称旋涡诱导的物面压力脉动频率St范围St=0.19~0.33,底部回流区诱导的物面压力脉动St范围为St=1.55~1.64.

导弹自翻转的超大攻角非定常气动特性研究

为了能利用自翻转技术实现导弹越肩发射,文中采用CFD技术研究细长体和舵身组合体的超大攻角气动力特性,采用动网格方法模拟导弹自动翻转掉头过程,分析了导弹自翻转的翻转条件和受力情况,揭示了细长体翻转自稳定现象,得到了舵控对翻转过程的影响,验证了自翻转越肩发射的性能技术指标,仿真结果为采用自翻转技术来实现越肩发射的导弹总体设计和控制设计提供了参考。

细长体高速风洞超大攻角支撑干扰数值分析

为改进试验技术、提高超大攻角下试验数据精准度,开展模型支撑干扰影响分析,针对细长体在高速风洞超大攻角试验中遇到的支撑干扰问题,采用数值模拟方法对侧撑和分段式支撑(尾撑/背撑)方案在亚、跨声速下的干扰进行了分析。数值模拟结果表明:整体而言,分段式支撑的干扰量较小,进行静态测力试验应尽量选用分段式支撑方案;侧支杆由于横穿流场,其引起的激波、膨胀波会显著改变模型的压力分布,在选用侧撑方案开展0°~180°连续动态试验时,需要开展流场干扰分析,并结合数值手段进行支撑干扰修正。

细长体亚跨声速超大攻角复杂气动特性研究

采用非定常延迟脱体涡模拟(delayed detached eddy simulation,DDES)方法,计算了细长体在马赫数Ma=0.6~1.15、攻角α=0°~180°的非定常流场,并从非定常气动力特性、非定常频率特性、非定常旋涡流动特性三个方面进行深入分析,得到以下结论:细长体气动力系数在攻角45°~165°范围内均具有较为强烈的非定常性,侧向力系数的非定常脉动幅值尤为强烈,其瞬时量值为法向力系数的1/4~1/2;细长体横侧向气动力系数在攻角45°~165°范围内有比较明显的主频,纵向气动力/力矩系数无明显主频;气动力系数的频率特性主要来自旋成体弹身,弹翼贡献很小;背风侧复杂旋涡流动是非定常气动力的主要原因,主要体现为旋涡生成、旋涡切换、涡脱落等。

推力矢量燃气舵在空空导弹上的应用研究

从气动角度,依据研究模型,运用典型条件,使用定性定量的方法对推力矢量燃气舵对导弹大攻角转弯和控制特性产生的影响进行了分析研究,指出推力矢量燃气舵控制对导弹的转弯速率贡献很大,燃气舵对超大攻角下的纵向控制和滚转控制等性能起着重要或决定性作用,以及在不同飞行条件和攻角下燃气舵对操纵力矩系数的贡献。根据对滚转控制的分析,指出了空空导弹选用燃气舵进行推力矢量控制的重要因素,及燃气舵对导弹性能带来的其他影响。