低可探测双S弯喷管气动和红外辐射特性研究
发布时间：2021-07-14 09:15
本文归纳总结出一种超椭圆过渡的二元双S弯喷管参数化设计方法,结合内部高温部件完全遮挡的低可探测法则,设计了一系列不同几何参数的双S弯喷管。研究了喷管偏距比S/D,长径比L/D以及出口宽高比W/H对喷管气动性能的影响,分析了这三个参数以及喷管入口温度对二元双S弯喷管红外辐射特性的影响。其次,利用RBF神经网络和遗传算法,对二元双S弯喷管进行结构优化;最后,构建了喷管与无人机整机的一体化模型,获得了喷管类型、尾缘冷却对喷管气动性能和无人机后半球红外辐射特性的影响。主要结论如下:1.第一段S弯曲面拐点处和第二段S弯曲面拐点处均存在着局部高速区,在喷管长度较短时（L/D=3）,通道内气流存在明显回流区,造成大量气动损失;总压恢复系数和推力系数随偏距比增加呈现出先增大后减小的变化规律,S/D=0.25的喷管推力系数相比S/D=0和S/D=1的喷管分别增加了5.6%和15.2%,随长径比增加呈现出先急剧增加后趋于平缓的变化规律,当长径比增加到3.5以上,总压恢复系数和推力系数基本不变,变化幅度均不超过0.5%;喷管出口存在涡对,随着宽高比增加,涡对影响范围逐渐减小,但是摩擦损失增加,存在最佳喷管出...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
遮挡涡轮示意图
低可探测双 S 弯喷管气动和红外辐射特性研究美国《国防部空间科学与技术战略》政府文件中就明确指出超级隐身性能是第六代战斗机的基本要求。早在上个世纪 70 年代，美国为研究新的隐身飞行器，开始大量研究与验证航空发动机排气系统隐身技术，其研究成果已成功应用于 X-47B，B-2，F-22 等飞机型号上，如图 1.所示。目前技术较为成熟并已经应用到航空发动机排气系统红外隐身技术主要包括[8],[9]：1)采用涡扇发动机代替涡喷发动机，降低排气温度；2)采用非轴对称喷管；3)采用壁面冷却措施；4)采用遮挡技术和遮挡结构。
南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文热排气、环境冷气的混合，降低了发动机涡轮后的排气温度、缩减了喷流核心区长度。.2 国内外研究现状国外的 S 弯隐身喷管技术发展已经相当成熟，已形成完整成熟的设计方法，并且经过了的验证。Gridley等人[14]在1996年提出了21世纪的战斗机进气和排气的结构特征和技术前中提出了 S 弯排气喷管的构想。美国自 1998 年开始的 HEETE(Highly Efficient Embedrbine Engine)计划提出了智能发动机结构，对发动机前、后这两个重点特征方向的全隐身图 1.3 所示，S 弯的进气道和 S 弯的二元矢量喷管完全不同于以往发动机进排气系统结构结构上分析，S 弯的排气通道可以完全屏蔽发动机排气系统内部高温部件向飞机后向传递射能量，提高其隐身能力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]无人机红外辐射建模与图像仿真[J]. 刘连伟,杨淼淼,邹前进,姚梅,王敏,许振领. 红外与激光工程. 2017(06)
[2]基于多参数耦合的S弯隐身喷管设计方法研究[J]. 孙啸林,王占学,周莉,史经纬,章叶川. 工程热物理学报. 2015(11)
[3]小偏距S弯二元喷管的红外辐射特性数值分析[J]. 于明飞,吉洪湖,李宁,王浩,斯仁,刘健. 航空动力学报. 2015(09)
[4]出口形式对双S弯排气系统红外特性影响研究[J]. 高翔,杨青真,施永强,王赟,杨惠成. 红外与激光工程. 2015(06)
[5]并列双发三维非对称多S弯喷管参数化设计方法[J]. 卫永斌,艾俊强. 航空动力学报. 2015(02)
[6]复杂变截面S形喷管气动设计与红外辐射特性研究[J]. 余斌,李翔,杨青真,万芩. 教练机. 2014(03)
[7]双S弯喷管流动特性及红外辐射特性分析[J]. 章叶川,王占学,史经纬,方立,孔德英. 航空动力学报. 2013(11)
[8]一种双S弯二元喷管的红外辐射特性数值研究[J]. 刘常春,吉洪湖,黄伟,杨芳芳. 航空动力学报. 2013(07)
[9]背景辐射下的无人机红外辐射特征仿真研究[J]. 徐顶国,桑建华,罗明东. 激光与红外. 2013(06)
[10]无人机对辐射源定位方法精度分析与控制策略[J]. 陈知秋,罗建军,彭新潮,张剑波. 测控技术. 2012(04)
博士论文
[1]飞行器红外辐射特征及发动机舱蒙皮降温规律研究[D]. 王杏涛.南京航空航天大学 2015
硕士论文
[1]二元矢量塞式喷管塞锥表面冷却特性研究[D]. 征建生.南京航空航天大学 2017
[2]固定几何二元喷管流动控制与红外辐射特性数值研究[D]. 季靖远.南京航空航天大学 2016
[3]S弯通道单边膨胀喷管气动和红外特性数值研究[D]. 杨承宇.南京航空航天大学 2009
[4]一种无人机S弯进气道设计与气动特性研究[D]. 马高建.南京航空航天大学 2007
本文编号：3283853
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
遮挡涡轮示意图
低可探测双 S 弯喷管气动和红外辐射特性研究美国《国防部空间科学与技术战略》政府文件中就明确指出超级隐身性能是第六代战斗机的基本要求。早在上个世纪 70 年代，美国为研究新的隐身飞行器，开始大量研究与验证航空发动机排气系统隐身技术，其研究成果已成功应用于 X-47B，B-2，F-22 等飞机型号上，如图 1.所示。目前技术较为成熟并已经应用到航空发动机排气系统红外隐身技术主要包括[8],[9]：1)采用涡扇发动机代替涡喷发动机，降低排气温度；2)采用非轴对称喷管；3)采用壁面冷却措施；4)采用遮挡技术和遮挡结构。
南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文热排气、环境冷气的混合，降低了发动机涡轮后的排气温度、缩减了喷流核心区长度。.2 国内外研究现状国外的 S 弯隐身喷管技术发展已经相当成熟，已形成完整成熟的设计方法，并且经过了的验证。Gridley等人[14]在1996年提出了21世纪的战斗机进气和排气的结构特征和技术前中提出了 S 弯排气喷管的构想。美国自 1998 年开始的 HEETE(Highly Efficient Embedrbine Engine)计划提出了智能发动机结构，对发动机前、后这两个重点特征方向的全隐身图 1.3 所示，S 弯的进气道和 S 弯的二元矢量喷管完全不同于以往发动机进排气系统结构结构上分析，S 弯的排气通道可以完全屏蔽发动机排气系统内部高温部件向飞机后向传递射能量，提高其隐身能力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]无人机红外辐射建模与图像仿真[J]. 刘连伟,杨淼淼,邹前进,姚梅,王敏,许振领. 红外与激光工程. 2017(06)
[2]基于多参数耦合的S弯隐身喷管设计方法研究[J]. 孙啸林,王占学,周莉,史经纬,章叶川. 工程热物理学报. 2015(11)
[3]小偏距S弯二元喷管的红外辐射特性数值分析[J]. 于明飞,吉洪湖,李宁,王浩,斯仁,刘健. 航空动力学报. 2015(09)
[4]出口形式对双S弯排气系统红外特性影响研究[J]. 高翔,杨青真,施永强,王赟,杨惠成. 红外与激光工程. 2015(06)
[5]并列双发三维非对称多S弯喷管参数化设计方法[J]. 卫永斌,艾俊强. 航空动力学报. 2015(02)
[6]复杂变截面S形喷管气动设计与红外辐射特性研究[J]. 余斌,李翔,杨青真,万芩. 教练机. 2014(03)
[7]双S弯喷管流动特性及红外辐射特性分析[J]. 章叶川,王占学,史经纬,方立,孔德英. 航空动力学报. 2013(11)
[8]一种双S弯二元喷管的红外辐射特性数值研究[J]. 刘常春,吉洪湖,黄伟,杨芳芳. 航空动力学报. 2013(07)
[9]背景辐射下的无人机红外辐射特征仿真研究[J]. 徐顶国,桑建华,罗明东. 激光与红外. 2013(06)
[10]无人机对辐射源定位方法精度分析与控制策略[J]. 陈知秋,罗建军,彭新潮,张剑波. 测控技术. 2012(04)
博士论文
[1]飞行器红外辐射特征及发动机舱蒙皮降温规律研究[D]. 王杏涛.南京航空航天大学 2015
硕士论文
[1]二元矢量塞式喷管塞锥表面冷却特性研究[D]. 征建生.南京航空航天大学 2017
[2]固定几何二元喷管流动控制与红外辐射特性数值研究[D]. 季靖远.南京航空航天大学 2016
[3]S弯通道单边膨胀喷管气动和红外特性数值研究[D]. 杨承宇.南京航空航天大学 2009
[4]一种无人机S弯进气道设计与气动特性研究[D]. 马高建.南京航空航天大学 2007
本文编号：3283853
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