某战斗机尾喷管外壁面温度场仿真建模研究

ＤＯＩ：10.19297／j .cnki .41-1228／tj .2018.02.011

某战斗机尾喷管外壁面温度场仿真建模研究

王杏涛，祁 鸣，张二磊

（中国空空导弹研究院，河南洛阳 471009）

摘 要：战斗机在飞行过程中，由于高温尾焰热辐射及发动机内部的传热作用，在尾喷管外壁面接近喷管出口位置会形成一个温度较高的区域，进一步增强战斗机的红外辐射信号，进而降低其红外隐身性能。本文在飞行条件下某战斗机机身外流场和喷管流场建模仿真基础上，对战斗机尾喷管外壁面温度场分布进行数值计算，得出了尾喷管外壁面温度场的分布规律及其内部热传导的分布特点，并与试验测试的尾喷管温度分布图像进行对比验证。

关键词：尾喷管外壁面；建模仿真；内部导热；温度分布；试验验证

中图分类号：V 271.4+

1；E 926.31文献标识码：A 文章编号：1673-5048（2018）02-0060-05

０ 引 言

随着红外探测及制导技术的发展，现代战争

中的红外精确制导武器已经成为作战飞机所面临的主要战场威胁之一。通过采用红外隐身技术降低自身的红外辐射信号，能够有效降低红外制导武器的作用距离，使得作战飞机的生存能力大大提高。因此，红外辐射特征的抑制对于提升作战飞机的红外隐身性能具有重要作用。

战斗机的红外辐射信号主要来自机身外蒙皮、尾焰高温气体、高温的发动机可视部件三个部分，传统的第三代喷气式战斗机的特点是发动机与机身是非一体化设计，发动机在安装时将尾喷管部件裸露在机身尾部，没有采取遮挡措施。由于高温尾焰的辐射加热和发动机内部传热作用，在尾喷管外壁面接近喷管出口位置会形成一个温度较高的区域，对战斗机红外目标特性产生重要影响［1-3］

。

尽管对于飞行器内流场和外流场的耦合问题已经开展了一些研究，但对飞行器后机身靠近喷

管出口的外壁面加热问题的研究相对缺乏。为了准确模拟该处的温度分布规律，本文建立了某战斗机的整机模型，对其外流场、尾喷管流场以及尾喷管外壁面的温度场进行数值仿真，分析外流场、尾焰对喷管外壁面传热效应，揭示尾喷管外壁面的温度分布规律，并与试验结果进行了对比验证。

１ 物理模型

１.１ 几何模型

以某战斗机为基础建立简化的整机计算仿真模型，见图1。机身长度为21m ，翼展宽度为14m ，外流计算域为一个长195m 、宽120m 、高度100m 的长方体外场；在战斗机模型的进气道入口位置设置压力出口，作为进气道耦合边界，仿真过程中调整出口压力，保证该处流量在合理范围之内；在后机身建立发动机喷管模型，作为尾焰耦合边界，喷管外侧为后机身外壁面，二者之间简化为固体导热。

对热传导区域采用不同的导热性能材料分别进行计算仿真，研究不同材料下后机身尾喷管外

收稿日期：2017-10-16

基金项目：航空科学基金项目（20160112003）

作者简介：王杏涛（1987-），男，河南洛阳人，工程师，主要从事红外目标与环境特性仿真研究。

引用格式：王杏涛，祁鸣，张二磊.某战斗机尾喷管外壁面温度场仿真建模研究［J ］.航空兵器，2018（2）：60-64.

Wang Xingtao ，Qi Ming ，Zhang Erlei .Simulation Modeling Study of the Nozzle Outer Wall Temperature Distribution of Fighter ［J ］.Aero Weaponry ，2018（2）：60-64.（in Chinese ）2018年第2期2018年4月 航空兵器AERO WEAPONRY

2018No .2

Apr .2018

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