內(nèi)埋武器艙系統(tǒng)可以大幅降低戰(zhàn)斗機雷達反射面積和飛行阻力,有利于實現(xiàn)隱身及超聲速巡航。因此,新一代戰(zhàn)斗機均將武器裝載方式由傳統(tǒng)外掛式轉(zhuǎn)為內(nèi)埋式。然而內(nèi)埋武器艙流動的復(fù)雜性也引起一系列新的氣動問題:如剪切層不穩(wěn)定、渦生成與脫落、激波/激波、激波/剪切層相互干擾等,造成艙內(nèi)大幅度壓力脈動,產(chǎn)生劇烈振蕩和刺耳的噪聲,對艙內(nèi)設(shè)備造成疲勞破壞。武器發(fā)射時,需要穿越剪切層出艙,受強非定常流場的影響,下落軌跡及姿態(tài)發(fā)生改變,命中率降低,甚至?xí)c載機相互碰撞,威脅載機安全。因此開展內(nèi)埋武器艙系統(tǒng)氣動特性及武器分離安全性研究具有重要意義。本文應(yīng)用高保真度數(shù)值模擬方法,以戰(zhàn)斗機內(nèi)埋武器艙系統(tǒng)為研究對象,對彈艙氣動特性、流動控制措施、彈艙與掛載間的強耦合流動特性及武器分離安全性等問題進行了研究。文中較重要的研究進展包括:1、對比分析了兩種主流近場噪聲模擬方法的優(yōu)缺點,結(jié)果表明分離渦模擬方法更適用于進行彈艙流動機理研究,隨后采用該方法得到了邊界層厚度變化對開式彈艙及過渡式彈艙流動特性及氣動聲學(xué)特性的影響規(guī)律。通過改進Rossiter半經(jīng)驗公式推導(dǎo)方法,得到公式中經(jīng)驗常數(shù)物理意義。明確了經(jīng)驗常數(shù)取值與邊界層厚度的... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

第四代戰(zhàn)斗機代表機型

流馬赫數(shù)及長深比（Ｌ／Ｄ）不同時，彈艙流動特性存在顯著區(qū)別。Ｃｈａｒｗａｔ【３］、Ｓｔａｌｌｉｎｇｓ??和ＷＵｃｏｘ等人Ｋ?５］根據(jù)超聲速條件下彈艙流動特性將彈艙流場劃分為四種不同的類??型：閉式流動、過渡閉式流動、過渡開式流動和開式流動，如圖１．２所示。??＾ＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴ＂??ｃｐ；＿＿，—??（ａ）閉式流動?（ｂ）過渡閉式流動??（ａ）?Ｃｌｏｓｅｄ?ｃａｖｉｔｙ?ｆｌｏｗ?（ｂ）?Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ?ｃｌｏｓｅｄ?ｆｌｏｗ?＾??，，，，，，，，，，，，，??？??＾?ｃｐ?０?＾―—??Ｃｐ?〇?－?■???＿??（ｃ）過渡開式流動?（ｄ）開式流動??（ｃ）?Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ?ｏｐｅｎ?ｆｌｏｗ?（ｄ）?Ｏｐｅｎ?ｃａｖｉｔｙ?ｆｌｏｗ??圖１．２超聲速條件下彈艙流場分類［５］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｋｅｔｃｈｅｓ?ｏｆ?ｃａｖｉｔｙ?ｆｌｏｗ?ｆｉｅｌｄ?ｍｏｄｅｌｓ?ｆｏｒ?ｓｕｐｅｒｓｏｎｉｃ?ｆｌｏｗ??Ｈｅｎｔｏｖｉｃｈ等人％?７］通過風(fēng)洞試驗研究了亞聲速及跨聲速條件下彈艙流動類型??的劃分，他發(fā)現(xiàn)亞聲速及跨聲速條件下，流場從過渡閉式流動到過渡開式流動的??轉(zhuǎn)變是漸變過程，因此亞聲速及跨聲速條件下彈艙流動類型可劃分為五種類型。??對于長深比Ｌ／Ｄ較大的閉式流動彈艙，來流在彈艙前緣形成剪切層，但是剪??切層沒有足夠的能量橫跨整個彈艙，因此在中間位置的某點剪切層撞擊彈艙底部，??在撞擊點后部一定位置處流動又從底板分離

?隨著彈艙長深比Ｌ／Ｄ的降低，彈艙流動類型轉(zhuǎn)為過渡閉式流動，此時彈艙中??部的兩道斜激波合并為一道，彈艙底部依然存在著較大的壓力梯度，如圖１．２（ｂ）??所示。進一步減小彈艙的長深比會使得彈艙中部的斜激波轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗械膲嚎s波??系，此時彈艙流態(tài)轉(zhuǎn)為過渡開式流動類型，剪切層不再直接撞擊彈艙底部，彈艙??底面壓力梯度也隨之減小。??當(dāng)彈艙長深比Ｌ／Ｄ繼續(xù)減小后，彈艙流動類型轉(zhuǎn)為開式流動，彈艙唇口位置??處剪切層橫跨整個彈艙，最終撞擊彈艙尾緣，如圖１．２（ｄ）所示。彈艙內(nèi)部形成一個??大的循環(huán)區(qū)域，彈艙底部壓力近似為均勻分布，僅有尾緣位置處壓力有所增高。??均勻的壓力分布有利于彈體的安全投放，因此內(nèi)埋武器艙一般選用開式彈艙。??然而開式彈艙唇口剪切層與尾緣的撞擊引發(fā)了嚴(yán)重的噪聲問題。針對開式彈??艙噪聲產(chǎn)生機理有很多種觀點，其中被大多數(shù)學(xué)者所接受的是Ｒｏｓｓｉｔｅ押于１９６４年??提出的自持振蕩理論。他認為開式彈艙會在唇口處形成剪切層，剪切層由于自身??不穩(wěn)定性或受外界擾動的影響形成脫落渦

【參考文獻】：
期刊論文
[1]后壁倒角對開式空腔氣動噪聲抑制作用研究[J]. 吳繼飛,徐來武,范召林,羅新福.  空氣動力學(xué)學(xué)報. 2017(05)
[2]飛行器高速氣流流經(jīng)空腔對噪聲抑制優(yōu)化仿真[J]. 李紅麗,龐彥賓,侯峰,劉興強.  計算機仿真. 2017(06)
[3]壁面聲阻抗抑制空腔噪聲數(shù)值仿真研究[J]. 李紅麗,龐彥賓,侯峰,劉興強.  強度與環(huán)境. 2017(03)
[4]超音速空腔噪聲非線性數(shù)值模擬及影響因素研究[J]. 王芳麗,王一丁,童明波,陳濱琦.  振動工程學(xué)報. 2017(03)
[5]含導(dǎo)彈的內(nèi)埋彈艙縮比模型空腔噪聲試驗研究[J]. 王琰,郭定文,劉興強.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2017(08)
[6]彈性空腔流致噪聲/結(jié)構(gòu)振動特性試驗[J]. 王顯圣,楊黨國,劉俊,施傲,周方奇,呂彬彬.  航空學(xué)報. 2017(07)
[7]DMD和POD對超燃沖壓發(fā)動機凹腔流動的穩(wěn)定性分析[J]. 葉坤,葉正寅,武潔,屈展.  氣體物理. 2016(05)
[8]內(nèi)埋武器艙關(guān)鍵氣動及聲學(xué)問題研究[J]. 吳繼飛,羅新福,徐來武,范召林.  空氣動力學(xué)學(xué)報. 2016(04)
[9]New omega vortex identification method[J]. ChaoQun Liu,YiQian Wang,Yong Yang,ZhiWei Duan.  Science China(Physics,Mechanics & Astronomy). 2016(08)
[10]基于前緣邊界層擾動的空腔壓力脈動抑制研究[J]. 陶洋,吳繼飛,徐來武,蔣為民.  實驗流體力學(xué). 2016(03)

博士論文
[1]細長機翼搖滾機理的非線性動力學(xué)分析及數(shù)值模擬方法研究[D]. 劉偉.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2004

碩士論文
[1]內(nèi)埋彈艙艙門開啟和武器分離過程數(shù)值模擬研究[D]. 任光遠.北京交通大學(xué) 2015



本文編號：2901952