Simulation on the Composite Aerodynamic Characteristics of Gas Jet and Rudder of a Flying Vehicle

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

Abstract

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

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

CLC Number:

Tianyu JING, Zehui LIU, Qin CAO, Yanzhao NI, Huifeng KANG, Guangqing XIA. Simulation on the Composite Aerodynamic Characteristics of Gas Jet and Rudder of a Flying Vehicle[J]. Modern Defense Technology, 2026, 54(3): 131-139.

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Figures/Tables 12

Fig. 1 Complete aircraft model

Fig. 2 Rudder angle diagram

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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