高隐身推力矢量喷管及其后机身一体化研究

发布时间：2020-03-29 07:04

【摘要】：下一代战机要求飞机装备同时满足高推力、低耗油率、高隐身、高机动的推进系统。变循环发动机是能够满足这些需求的新型发动机,且具有良好的适应性以及多用型,被认为是下一代战机的理想动力方案。排气系统是发动机的核心部件之一,而新型变循环发动机多采用非常规排气系统。本文以自适应循环发动机高隐身排气系统为研究对象,建立排气系统模型,采用数值仿真软件CFD,研究其流动特征,并初步探索推力矢量实现方案和飞/发一体化气动性能。首先,以双S弯二元收扩喷管(简称双S弯喷管)为研究对象,考虑喷管隐身性能需求,建立单流路双S弯喷管几何模型,研究了10组不同几何设计参数的双S弯喷管流场结构以及气动性能,通过对比分析气动性能参数,选取一组综合性能最好的模型作为最终单流路双S弯基准喷管。并研究加力工况下,基准喷管面积调节规律,以及面积调节后,加力工况双S弯喷管流场结构与性能变化。其次,由于自适应变循环发动机多模态工作特点,要求排气系统也具备多流路流动特征,本文设计的双S弯喷管具有双流路工作状态,当自适应循环发动机处于三涵道模式工作时,排气系统外涵道打开,此时,双S弯喷管处于双流路状态。研究了基准双S弯喷管几何调节方案,以实现双S弯喷管外涵道流路的开启与面积调节。并计算双流路状态下,双S弯喷管流场特征以及性能。在基准喷管以及面积调节的基础上,研究了其实现飞机高机动性的推力矢量功能。双S弯喷管由于其具有两种工作模式:双流路模式、单流路模式。在基础单流路双S弯喷管基础上,对喷管扩张段进行调节,研究单流路模式喷管可实现的推力矢量角范围,同时,研究推力矢量作动下,对喷管流场结构以及气动性能的影响。双流路模式喷管作动后,核心流受外涵道气流包裹,可降低喷管偏转对核心气流的影响,并开展了外涵道气流对双流路喷管推力矢量影响研究。研究表明,双流路双S弯喷管随着几何向下偏转角的增大,核心流可能发生附体现象,此时喷管流量损失较大。最后,在飞/发一体化安装原则指导下,完成双S弯喷管安装以及战斗机模型的融合,分析不同飞行状态下,排气系统与飞机之间的相互干扰。在各种研究条件下,飞机与排气系统之间的干扰在亚声速工作时较大,超声速工作时,干扰较小。
【图文】：

南京航空航天大学硕士学位论文1.第一章 绪论.1 背景与意义进入 21 世纪，，随着五代机相继装配空军，如图 1.1，美国[1]、日本、俄罗斯等国相继开代机计划，并对下一代战机性能特征进行了描述，美国将第六代战机性能总结为“5S”：行能力、超隐身能力、超感知能力、超打击能力以及超协同能力。与现役最先进的第五代机性能相比，“5S”的性能需求对飞机在作战方面要求更高。

图1.3双外涵道变循环发动机
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V218;V271.4

【参考文献】

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本文编号：2605642