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燃气舵推矢装置的改进设计及其气动特性分析

2021-01-12孙宇航

兵器装备工程学报 2020年12期

孙宇航,杨 晨

(中国空空导弹研究院, 河南 洛阳 471000)

为了提高导弹的机动能力,许多战术导弹都采用推力矢量控制系统[1]。在众多推力矢量控制方式中,燃气舵系统因为体积小,结构简单,容易实现等优点被广泛应用在战术导弹,特别是近距格斗空空导弹上[2-3]。

燃气舵位于发动机喷口出,一般安装在基座耳片上。燃气舵属于阻流致偏类型的推力矢量控制方式,与其他类型推矢方式相比,即使不产生侧向控制力,也会造成较大的推力损失[4-5]。当前,燃气舵的基座耳片形状多为矩形,当发动机喷管内的高速燃气受到耳片的阻碍时,会在耳片前缘形成一道斜激波,从而影响耳片以及燃气舵表面的压力分布。燃气舵以及耳片阻力是发动机推力损失的原因。耳片上的阻力主要是摩擦阻力,造成的推力损失较小,四片燃气舵上的阻力之和基本构成了发动机的轴向推力损失[6]。因此,减小发动机的推力损失,重点是减小燃气舵的阻力。

本研究提出一种楔形耳片的设计方式,采用CFD方法[7],考察这种设计方式推矢装置的气动特性,并与矩形耳片设计方式进行对比,验证楔形耳片的优势。

1 楔形燃气舵耳片模型

1.1 物理模型

本研究的对象是包含长尾喷管在内的推力矢量控制装置,由收敛段、等直段、喉部、扩张段、燃气舵以及耳片组成,采用UG三维建模软件。为了方便网格划分,本研究对模型进行了简化[8-9]。图1所示为燃气舵与矩形耳片的安装方式,图2为燃气舵与楔形耳片的安装方式。……

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