高亚声速飞行器头部形状对气动隐身性能影响研究

【作者】 游凯； 陈真利； 张凯凯； 汪子义；

【机构】 西北工业大学航空学院飞行器空气动力学系； 中国航天科工飞航技术研究院创新研究院；

【摘要】 飞行器横截面积分布直接影响气动与隐身性能。以高亚声速巡航时,飞行器头部局部区域流动超过声速时会产生激波形成较大波阻,导致更多的燃料消耗,使滞空时间与航程降低。Sears和Haack基于面积律的设计思想提出了一种降低波阻的旋成体外形(Sears-Haack旋成体),而超临界翼型优化压力分布改变前缘形状同样能够有效降低波阻。此外,飞行器头部横截面积分布连续性影响雷达波散射强度,曲面外法线方向影响雷达波散射方向。本文从飞行器头部形状的设计着手,研究对比不同头部形状对气动与隐身性能的影响。在飞行器机身选择上采用圆柱机身以降低模型的复杂性。固定头部长度与直径,头部分别选择常规椭圆曲线、Sears-Haack曲线以及超临界翼型前缘旋转生成旋成体头部(下文分别称为椭圆头部、SH头部与SC头部)。计算流体力学数值模拟结果表明在马赫数0.8条件下,椭圆头部飞行器3°攻角升阻比为0.29;SH头部飞行器相较于椭圆头部飞行器升阻比增加13%;SC头部飞行器升阻比相较于椭圆头部飞行器升阻比增加6%。计算电磁学模拟结果表明椭圆头部S波段前向RCS均值为0.055m;SH头部前向RCS均值相较于椭圆头部减小了53%;SC头部前向RCS均值相较于椭圆头部减小了39%。SH头部相比椭圆头部与SC头部的气动与隐身性能均最优,更适合用于高亚声速飞行器。更多还原