叶文斌,郝 佳,2+,龙 辉,何仕培,王国新,满佳宁

(1.北京理工大学 机械与车辆学院,北京 100086;2.北京理工大学长三角研究院,浙江 嘉兴 314019;3.航天科工集团贵州航天技术研究院总体设计部, 贵阳 贵州 550081)

0 引言

临近空间高超声速飞行器(Near Space Hypersonic Vehicle,NSHV)指飞行高度在20 km～100 km,飞行速度在5 Ma～25 Ma的一类飞行器,主要包括空天飞机、临空无人飞行器、超高速巡航导弹等[1-2]。为了应对临近空间不同武器的威胁,发展和建立新型武器防御系统是必要之需,其中地基拦截是一种有效的遏制手段[3]。然而临近空间空气稀薄,拦截器的气动力不足,传统舵面控制方法无法满足拦截器机动过载要求。为了克服传统舵面控制方法的不足、实现控制指令的快速响应,直接力/气动力复合控制是目前较理想的方法[4]。该方法使拦截器控制系统具有更快的响应速度和过载能力,有效提高了打击精度,大幅提升拦截器的机动性能[5-6]。

侧向直接力喷流与高超声速来流相互干扰的流动特征非常复杂,存在激波与激波干扰、激波与附面层干扰等复杂流动,对拦截弹产生严重的力和力矩干扰,呈现极强非线性特性[7]。计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)是预测侧向喷流干扰效应的主要手段之一,但是喷流干扰下流动特征评估方法对CFD计算模型与网格有着极高要求,导致CFD计算时间急剧提升,大大延长临近空间高超声速拦截器研制周期。因此,如何快速、精确地构建临近空间高超声速拦截器侧向喷流干扰气动模型,具有十分重要的学术与工程价值[8]。……