姚霄 刘伟强 谭建国

(国防科技大学空天科学学院,长沙 410073)(2018年3月19日收到;2018年4月17日收到修改稿)

1 引 言

航天器再入过程速度很高,为减少高速飞行过程中热流对壁面的冲击,往往需要采用隔热陶瓷[1]、凹腔逆喷[2]、层板发汗[3]等被动或主动隔热措施.同时也可通过飞行器减速的方式,从源头上削弱壁面热流,如柔性气囊[4]、制动火箭[5]等.由于在高超声速飞行中,强烈的气动加热使得气体电离,从而为磁场控制提供了有利条件.如图1所示,在附加磁场的作用下,生成的洛伦兹力使得激波脱体距离增加,改变壁面静压,同时获得洛伦兹阻力.通过附加磁场可以实现减速增阻,并减少壁面热流的目的.

以往的磁流体气动特性研究多集中于利用磁场降低驻点热流或者磁流体发电等,比如日本的Fujino团队[6,7]研究了超轨道再入气动加热与飞行轨道分析的耦合模拟.Bityurin和Bocharov[8]研究了低密度磁流体流动中,强感应电场的电离作用及对流场的影响.Sheikin[9,10]研究了磁流体能量旁路在进气道中的应用.Shang等[11]研究了磁流体加速器中霍尔效应的影响.李开等[12,13]研究了螺线管磁场对壁面热流的影响,开展了可行性论证,并在文献[14,15]中着重研究了霍尔效应在热防护中的影响,为磁控效应在航空航天领域的实际应用提供了有益的思路.

近几年,许多研究关注到磁控效应中力的价值,Masuda等[16]模拟了三维磁流体流场中,霍尔效应对电流密度区域的限制作用,并研究了其对非零攻角下侧向力……