飞行器燃气喷流与舵面复合气动特性仿真

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2026.03.012

摘要/Abstract

摘要：

为研究燃气喷流与舵面的相互干扰对飞行器气动特性的影响，基于带舵旋成体飞行器计算模型，通过求解雷诺平均N-S方程，分析了不同条件下飞行器燃气喷流与舵面复合作用对气动特性的影响。仿真结果表明：空间流场中，舵偏角变化对流场结构产生的影响主要集中于喷流尾部的流场结构，而物面流场中则主要集中在分离线和再附结点；随着空气舵向上偏转，喷流控制效率呈先增后减趋势，并且当直接侧向力与气动控制力方向相同时，喷流控制效率明显低于两者方向相反时的控制效率；飞行高度越低，马赫数越大，喷流控制效率越高。

关键词: 燃气喷流, 舵偏角, 流场结构, 复合气动特性, 喷流控制效率

Abstract:

In order to study the influence of the mutual interference between the gas jet and rudder surface on the aerodynamic characteristics of a flying vehicle， based on the computational model of a ruddered spinning body vehicle， the influence of the composite aerodynamic characteristics of the gas jet and rudder surface of a flying vehicle under different conditions is analyzed by solving the Reynolds-averaged N-S equations. The simulation results show that： in the spatial flow field， the influence of the rudder deflection angle change on the flow field structure is mainly concentrated in the flow field structure of the jet wake， while in the object surface flow field， it is mainly concentrated in the separation line and the reattachment node； with the upward deflection of the rudder blade， the jet control efficiency shows a tendency of increasing and then decreasing， and the jet control efficiency is obviously lower than that of the two directions when they are in opposite directions when the direction of the direct lateral force is the same as that of the aerodynamic control force；The lower the flight altitude and the higher the Mach number， the more efficient the jet control.

Key words: gas jet, rudder deflection angle, flow field structure, complex pneumatic characteristics, jet control efficiency

中图分类号:

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图/表 12

图1 飞行器整体模型

Fig. 1 Complete aircraft model

图2 舵偏角示意图

Fig. 2 Rudder angle diagram

图3 飞行器壁面网格和喷口附近网格分布

Fig. 3 Mesh distribution on the wall of the vehicle and near the nozzle

表1 燃气喷流具体参数

Table 1 Specific parameters of gas jet

喷流参数

参数值

喷流压力p_j/Pa

喷流总温T_jet/K

出口马赫数Ma_j

喷流介质

602 289.94

428

2.88

燃气

表2 飞行模拟条件

Table.2 Flight simulation condition

飞行参数	参数值
来流Ma数	1.5，2.0，2.5
飞行高度H/km	1，10
飞行器舵偏角/（°）	-15，-10，-5，0，5，10，15

图4 0°子午面上喷口附近压力系数

Fig. 4 Coefficient near the nozzle on the 0° meridian plane

图5 不同舵偏角下喷口附近空间与壁面流场结构

Fig. 5 Structure of space and wall flow field near nozzle with different rudder deflection angle

图6 KN和KMZ随舵偏角的变化曲线

Fig. 6 Curve of KN and KMZ of aircraft with rudder declination

图7 不同舵偏角下尾部上表面有/无喷流的压力差云图

Fig. 7 Pressure difference clouds with/without jets on the upper surface of the tail at different rudder deflection angles

图8 不同子午线上有/无喷流压力差分布曲线图

Fig. 8 Distribution of pressure difference with/without jets on different meridians

图9 不同舵偏角下空气舵有/无喷压力差分布云图

Fig. 9 Distribution of rudder blade pressure difference with/without spray under different rudder deflection angles

图10 不同飞行条件下KN和KMZ随舵偏角的变化

Fig. 10 Variation of KN and KMZ with rudder deflection angle under different flight conditions

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