V形尾翼无人机喷流对气动力特性干扰的数值模拟

2023年12月2日发(作者：长城炮越野皮卡)

２０１０年２月　西北工业大学学报　Ｆｅｂ．　２０１０　第２８卷第１期　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｖｏ１．２８　Ｎｏ．１　Ｖ形尾翼无人机喷流对气动力　特性干扰的数值模拟　马　建，杨青真，李岳锋　（西北工业大学动力与能源学院，陕西西安７１００７２）　摘要：全球鹰外形的无人机，其Ｖ形尾翼位于发动机喷管两侧，发动机的高温、高速喷流对尾翼和飞　机的气动干扰影响很大。文章通过数值模拟分析了Ｖ形尾翼与发动机喷流的相互干扰作用，给出了　全球鹰外形无人机在不同高度、马赫数以及相应的发动机工作状态下的气动力特性，定量对比不带发　动机喷流和带有喷流的计算结果，得出了发动机喷流对尾翼及全机的气动影响，可作为无人机Ｖ型尾　翼和发动机气动布局设计的参考。　关键词：气动特性，Ｖ形尾翼，全机内外流模拟，喷流干扰，无人机　中图分类号：Ｖ２２１　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００－２７５８（２ＯｌＯ）Ｏｌ－０１０７－０６　目前Ｖ形尾翼在飞机设计上得到人们极大的　因此，预测发动机喷流对飞机（全机）外部流场的干　重视，因为其外形能有效减小雷达波反射信号的强　扰影响，从而充分利用喷流的有利影响，对于评估和　度，具有良好的雷达隐身能力；类似于全球鹰外形的　提高整机空气动力性能和操稳特性十分必要，也是　无人机，其发动机喷口被Ｖ形尾翼和后体遮挡，还　进行飞机／发动机一体化设计的基础。为了研究发　能有效减小红外辐射，具有红外隐身能力。此外，Ｖ　动机喷流对于Ｖ形尾翼的气动干扰作用，本文通过　形尾翼以较少的部件实现了平尾和垂尾的作用，减　数值模拟分析了Ｖ形尾翼无人机在不同高度、马赫　少了飞机的结构重量、飞行阻力、尾翼之间及尾翼与　数、不同迎角、偏航角下，带发动机喷流与不带发动　机身之间的干扰阻力ｕ　Ｊ。目前世界上已投入实战　机喷流时的气动特性，并进行了比较。　的采用Ｖ形尾翼布局的飞机有Ｆ一１１７Ａ和“全球鹰”　无人侦察机等，这些布局的飞机也表现出较高的生　１计算几何模型的建立　存能力　引。　实践证明，发动机及其进排气系统对飞机空气　计算模型分为飞机半模和全模，以及带喷流与　动力性能有明显影响　Ｊ，尤其是发动机的高温、高　不带喷流２种情况，共４种组合。　速喷流对飞行器的气动特性存在明显的影响。例如　无喷流情况下，为了较好地模拟飞机的绕流，防　某军用飞机，喷流使平尾效率提高了３０％。使零升　止进气道唇口周围和发动机尾喷口附近出现气流分　阻力系数变化了１０％～２０％－５　Ｊ。类似全球鹰外形　离，模仿风洞模型试验，在进气道口加一个流线型旋　的无人机，其Ｖ形尾翼位于发动机喷管两侧，发动　成体堵锥，在发动机尾部加一个整流锥　Ｊ。　机喷流与外流场相互干扰的复杂流场结构对尾翼的　气动干扰作用很大。发动机喷流对机翼表面压力分　布的影响并不仅仅局限于翼根附近区域，而是影响　２计算网格生成　到尾翼大部分区域，并影响到整个飞机后体流场。　由于Ｖ形尾翼处在发动机喷流引射流场中，其表面　由于模型的外形复杂，全机内外流流场数值模　速度，压力分布与无喷流影响的情况有很大差别。　拟采用分区域划分网格。流体域分为２个体，内体　收稿日期：２００８—１２－０８　作者简介：马建（１９８３一），西北工业大学硕士研究生，主要从事飞机－发动机一体化设计与分析。