空空导弹侧向喷流方案对比研究

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侧向喷流控制技术相较于传统的气动力控制方法具有响应快、效率高、无气动热效应等优越性,具有较好的应用前景。从发动机燃烧室引流作为喷流气源是一种新的思路,可以减轻结构质量,但是侧向喷流有向喷管内侧喷流和向飞行器外侧喷流两种方式,使总体设计难以选择。本文采用数值模拟的方法对以上两种喷流方案在空空导弹上的应用进行仿真计算和对比研究,对侧向喷流控制在空空导弹上的应用具有指导意义。首先计算了无喷流、向内喷流和向外喷流的发动机内流场,给出了喷流引起的内流场参数分布变化,得到了喷流产生的动量推力及喷流对轴向力的影响。比较燃气引流与空气引流时的干扰流场及产生的推力,发现喷流作用受喷流介质参数的影响很大,以空气代替燃气进行试验时必须考虑介质性质变化的影响。为了进一步比较两种喷流方案,分别进行了不同喷流工况下的数值仿真计算和对比分析,对于向喷管内喷流,主要考虑喷射角度、喷射位置的影响;对于弹体外侧喷流,主要考虑飞行马赫数、飞行攻角的影响。通过对不同计算条件下的作用效果对比,得到如下结论:对于从燃烧室引流进行气体二次喷流侧向力控制的空空导弹来说,若喷口附近没有安装弹翼,则应采用向喷管内侧喷流的方式,若有弹翼,则向弹体外侧喷流可得到更大的侧向力增益。最后对向弹体外侧喷流的启动和关闭过程进行了三维非定常数值模拟,结果表明:弹体外侧喷流方案具有良好的启动关闭特性,系统达到稳定状态所需要的响应时间比较短,侧向力形成和消失响应迅速(侧向力形成需要1-3ms;消失需要2~12ms,与飞行速度有关),符合控制系统的设计要求。
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