高隐身推力矢量喷管及其后机身一体化研究

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1、中图分类号：V231.3论文编号：102870218-S090学科分类号：082502硕士学位论文高隐身推力矢量喷管及其后机身一体化研究研究生姓名余祖潮学科、专业航空宇航推进理论与工程研究方向内流空气动力学及推进系统指导教师汪明生副教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一七年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringStudyonHighStealthThrustVectoringNozzle

2、andAfterbody/PropulsionIntegrationAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringbyYuZuchaoAdvisedbyAssociateProfessorWangMingshengSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2017承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的

3、地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要下一代战机要求飞机装备同时满足高推力、低耗油率、高隐身、高机动的推进系统。变循环发动机是能够满足这些需求的新型发动机，且具有良好的适应性以及多用型，被认为是下一代战机的理想动力方案。排气系统是发动机的核心部件之一，而

4、新型变循环发动机多采用非常规排气系统。本文以自适应循环发动机高隐身排气系统为研究对象，建立排气系统模型，采用数值仿真软件CFD，研究其流动特征，并初步探索推力矢量实现方案和飞/发一体化气动性能。首先，以双S弯二元收扩喷管（简称双S弯喷管）为研究对象，考虑喷管隐身性能需求，建立单流路双S弯喷管几何模型，研究了10组不同几何设计参数的双S弯喷管流场结构以及气动性能，通过对比分析气动性能参数，选取一组综合性能最好的模型作为最终单流路双S弯基准喷管。并研究加力工况下，基准喷管面积调节规律，以及面积调节后，加力工况双S弯喷管流场结构与性能变化。其次，由于自适应变循

5、环发动机多模态工作特点，要求排气系统也具备多流路流动特征，本文设计的双S弯喷管具有双流路工作状态，当自适应循环发动机处于三涵道模式工作时，排气系统外涵道打开，此时，双S弯喷管处于双流路状态。研究了基准双S弯喷管几何调节方案，以实现双S弯喷管外涵道流路的开启与面积调节。并计算双流路状态下，双S弯喷管流场特征以及性能。在基准喷管以及面积调节的基础上，研究了其实现飞机高机动性的推力矢量功能。双S弯喷管由于其具有两种工作模式：双流路模式、单流路模式。在基础单流路双S弯喷管基础上，对喷管扩张段进行调节，研究单流路模式喷管可实现的推力矢量角范围，同时，研究推力矢量作

6、动下，对喷管流场结构以及气动性能的影响。双流路模式喷管作动后，核心流受外涵道气流包裹，可降低喷管偏转对核心气流的影响，并开展了外涵道气流对双流路喷管推力矢量影响研究。研究表明，双流路双S弯喷管随着几何向下偏转角的增大，核心流可能发生附体现象，此时喷管流量损失较大。最后，在飞/发一体化安装原则指导下，完成双S弯喷管安装以及战斗机模型的融合，分析不同飞行状态下，排气系统与飞机之间的相互干扰。在各种研究条件下，飞机与排气系统之间的干扰在亚声速工作时较大，超声速工作时，干扰较小。关键词：变循环发动机，排气系统，高隐身，推力矢量，飞/发一体化I高隐身推力矢量喷管及

7、其后机身一体化研究ABSTRACTThenextgenerationoffightersrequiresthataircraftequipmentsatisfybothhighthrust,lowfuelconsumption,highstealthandhighmaneuveringpropulsionsystems.Variablecycleengine(VCE)couldmeetthesedemand,exhibitwelladaptabilityandversatility，thusisanidealcandidatefornextgenerat

8、ionfighter.Exhaustsystemisoneofthecoreco