力學(xué)大會2015集空氣異常區(qū)對飛行器環(huán)境的影響

*，*（應(yīng)用物理與計(jì)算數(shù)學(xué)，常規(guī)防御飛行速度極快、飛行高度很高的高超音速飛行器，要求極強(qiáng)的瞄準(zhǔn)能力，難度了不同性質(zhì)的空氣異常區(qū)導(dǎo)致的飛行器阻力、升力、以及力矩的變化及影響，阻力和升力的變化空氣異常區(qū)高超音速飛行器力學(xué)環(huán)境飛行力學(xué)引自從動力飛行出現(xiàn)之后自然環(huán)境干擾飛行成為干擾飛行的如高空大氣陣風(fēng)引起的飛機(jī)顛團(tuán)冰晶引起的機(jī)翼結(jié)對航班的延誤在飛行力學(xué)中成為獨(dú)立的章節(jié)（友2003；90；1993）。 本文利用CFD（ComputationalFluidDynamics）技術(shù)，初步模擬計(jì)算了人造異常區(qū)對高速飛行器力學(xué)環(huán)境的影響。為簡單起見，在構(gòu)造異常區(qū)時(shí)，組分還是設(shè)定為空氣，壓強(qiáng)與其周圍來流的壓強(qiáng)相等，只是改變溫度,同時(shí)相應(yīng)的密度作調(diào)整。異常區(qū)內(nèi)由于密度和溫度發(fā)生了改變，數(shù)和雷諾數(shù)也相應(yīng)地發(fā)生改變因?yàn)槁曀購?qiáng)烈依賴溫度在合適的溫度下異常區(qū)內(nèi)數(shù)會接近1球冠的錐臺與圓柱體復(fù)合而成（如圖1所示）。其總長4900mm,其中圓柱占據(jù)了的4365(Bolender,2005)，其尺寸如圖2所示。飛行高度為26公里，數(shù)為8。區(qū)流場計(jì)算的初始值場為初始值飛行器上游的某些流場區(qū)域設(shè)置為遠(yuǎn)場來流的n遠(yuǎn)場來流的1/n壓強(qiáng)等同于遠(yuǎn)場對異常區(qū)的熱力學(xué)量的設(shè)值n取為24和8則對于超音速飛內(nèi)數(shù)分別為1.41和0.7；對于高超音速飛行異常區(qū)內(nèi)數(shù)分別為5.74和2.8圖3給出沉浸模式下力矩的實(shí)時(shí)變化曲線結(jié)對準(zhǔn)球柱體繞流的超音速繞的沉浸干擾動流場結(jié)構(gòu)發(fā)生性質(zhì)的改變進(jìn)而導(dǎo)致其氣動力矩原有的設(shè)計(jì)應(yīng)浮現(xiàn)1）Theprojectwassupportedby 2）E-。校正的方式獲預(yù)估個(gè)小值開展計(jì)計(jì)認(rèn)為慮到文獻(xiàn)給出的乘波體所受重力為45k而文計(jì)算的模型沒有發(fā)動機(jī)氣動此計(jì)算的氣動升力只需略小于45k即可過計(jì)算表明有效攻角取為8就能讓計(jì)算得到的氣動升力與計(jì)算對這為4.0235好處于文獻(xiàn)((德)ErnstHeinrich圖108°有效攻角的定常收斂時(shí)的乘波體繞流流場的偽彩(密度、壓強(qiáng)、Ma數(shù)圖118°有效攻角的定常收斂時(shí)的乘波體繞流流場溫度偽彩(從上到下，從左到右，依次局部放大圖12力學(xué)量的時(shí)變曲線(左圖為2倍溫度的異常區(qū)；右圖為2倍和4倍溫度的異常區(qū)4 內(nèi)由于密度和溫度發(fā)生了改變，導(dǎo)致數(shù)和雷諾數(shù)也相應(yīng)地發(fā)生改變，從而改變了飛行器的力學(xué)環(huán)境。尤其異常區(qū)內(nèi)數(shù)會接近1時(shí)，導(dǎo)致氣動環(huán)境會產(chǎn)生劇烈變化，使得友.彈箭飛行動力學(xué).:國防工業(yè),等.彈箭飛行穩(wěn)定性理論及其應(yīng)用.:國防工業(yè),肖業(yè)倫,金長江.大氣擾動中的飛行原理.:國防工業(yè),劉向.戰(zhàn)國策.:古籍 淦.巡航及其克星.：工業(yè)莊逢甘.旋渦、激波和非平衡起主導(dǎo)作用的復(fù)雜流動.:自然基金重大項(xiàng)目 Bolender,M.andDoman,D..ANon-LinearModelfortheLongitudinalDynamicsofaHy Air-breathingVehicle.AIAA2005-6255.閻超.計(jì)算流體力學(xué)方法及應(yīng)用.：航空航天大學(xué),Blottner,F.G.,Johnson,M.andEllis,M.ChemicallyReactingViscousFlowProgramforMultiComponentGasMixture.SandiaLaboratories,SC-RR-70-754,1970懷特(White,F.M.)著;魏中磊,甄思淼譯.粘性流體動力學(xué).:機(jī)械工業(yè),趙學(xué)端,廖其奠.粘性流體力學(xué).：機(jī)械工業(yè)NahrstedtD,HsiaY-C,JumperE,GordeyevS,CenicerosJ,WeaverL,DeSandreL,McLaughlinT.Windtunnelvalidationofcomputationalfluiddynamics-basedaero-opticsmodel.Proc.IMechEPartG:JAerospEng2009;223(G4):393–406SluderR,GrisL,KatzJ..Opticalturretaerodynamics—apreliminarystudy.In:Proceedingsofthe46thAIAAaerospacesciencesmeetingandexhibit,2008.AIAAPaper2008-429.LaddJ,ManiM,BowerW.Validationofaerodynamicandopticalcomputa-tionsfortheflowaboutacylindrical/hemisphericalturret.San-Antonio:AIAA;2009.Paper2009-4118錢杏芳等.飛行力學(xué).:理工大 ,(美)弗倫奇(French,A.P.)著;郭敦仁,何成均 力學(xué).:人民教育,(德)ErnstHeinrichHirschel，(德)ClausWeiland著唐志共等譯.高超聲速飛行器氣動熱力學(xué)設(shè)計(jì)問題精選:國防工業(yè),RESEARCHONAERODYNMAICEFFECTSOFABNORMALAIR-ZONETOAERO-ENVIRONMENTFORAIRCRAFTSXU DONG(1,InstituteofAppliedPhysicsComputationalMathematics,No.2FenghaodongRoad,Beijing10094Itistoohardforgeneralequipmentstodefendthehyicvehiclesduetoitshighspeedandaltitude,whichrequirestoohighperformancetracker.The ingforhy icvehiclesisitsaero-environment,especiallyforcruisecase,whichissensitivetoaero-environment,i.e.,thestrictbalanceamongthelift,thrust,gravity,anddrag.Thesimulationand ysisoftheaero-environmentchangeofaero-craftwhileitovertakingtheabnormalair-zoneofdifferentcharacters,suchastemperature,pressure,density,turbulentlevel,arepresented.Themainfocusisonthechangesoflift,dragandmomentduetotheaero-craftovertakingtheabnormalair-zone.Theresultsshowthatthechangesofliftanddragaresosmallthattheycanbedismissed,andincontrary,thatthechangeofmomentissolargethatitmaybechangetheposeoftheaero-craftgreatly.Sincetheabnormalair-zonehasaconsiderableeffectontheaero-environmentofaero-craft,itisnecessarytodesignitscharactersuc