[发明专利]内埋武器机弹分离相容性前缘锯齿扰流板控制及验证方法

说明书

提供一种内埋武器机弹分离相容性的前缘锯齿扰流板控制方法，首先获取内埋武器舱的空腔前缘来流边界层位移厚度δ_b；然后根据δ_b确定扰流板厚度b，根据内埋武器舱的空腔宽度D确定扰流板长度L_STS；最后利用风洞实验验证前缘锯齿扰流板的控制效果，确定扰流板的高度h。本发明利用风洞实验验证前缘锯齿扰流板的控制效果时，提出了适用于内埋武器的机弹分离相容性的判据。本发明给出了内埋武器机弹分离相容性的前缘锯齿扰流板装置设计思路和选取原则，为未来内埋武器上被动流动控制设计技术提供理论上的参考。本发明还公开了一种验证方法，通过基于动力学相似的风洞投放实验对前缘锯齿扰流板的控制效果进行验证，适用于所有种类和尺寸的前缘锯齿扰流板控制验证。

技术领域

本发明涉及到内埋武器机弹分离相容性前缘锯齿扰流板控制方法及动态风洞实验验证，属于空气动力学的流动控制研究领域。

背景技术

高机动性、超声速巡航、超视距作战能力和隐身性能(又称低可观测性)等仍然是下一代先进战斗机的重要战术性能指标。传统安装在机翼或机身上外挂式武器具有增大雷达反射面积，存在附加气动阻力、影响战斗机气动外形等缺陷。因此，武器内埋式装载成为下一代先进战斗机或轰炸机的必然选择。

机弹分离相容性是内埋式武器系统(一般为精确制导的空空导弹)研发和设计过程中遇到的关键技术问题。机弹分离相容性涉及两点内容：(1)导弹分离过程与飞机是否发生碰撞或能否到达预定的安全距离，一般被称为机弹分离安全性问题，这是载机系统工程师较为关心的；(2)导弹与载机能安全分离，但当导弹到达一定的安全距离后，其姿态是否可控或是否为导弹导引头锁定敌方目标的最佳姿态，这对精确制导空空导弹武器来说较为重要，其可为下一步武器的制导与控制系统提供参考。

内埋武器舱打开释放武器时是典型的空腔流动结构。研究表明，空腔流动具有边界层分离与再附、剪切层不稳定、舱内旋涡流发展与破裂等复杂非定常流动特征。特别是对超声速飞行的战斗机来说，空腔内外还存在载机上激波与导弹上激波间的相互动态干扰、剪切层与舱内激波干扰等非定常流动现象。这些非线性和非定常流动会导致导弹上气动力和力矩的不确定性，进而可能导致内埋导弹分离过程出现俯仰抬头，尾部碰撞载机等不相容性现象。因此，提出内埋武器机弹分离相容性的流动控制方法能够为我国未来新一代战斗机(如飞翼布局无人作战飞机等)内埋式武器系统的研制和发展提供技术和理论上的支撑与指导。

对于空腔流动的流动控制方法来说，依据系统是否有外部能量的输入，可将流动控制分为主动流动控制和被动流动控制。主动流动控制主要包括前缘吹气、脉冲质量注入、合成射流、振动扰流片等措施，被动流动控制主要包括前缘斜坡、前缘扰流片、后缘斜坡等。这些流动控制方法主要被用于空腔内的气动声学特性、流动和气动特性的控制。然而，国内外对内埋武器机弹分离相容性的流动控制方法研究较少，主要集中在风洞CTS实验和数值模拟，缺少非定常风洞实验验证。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种内埋武器机弹分离相容性的前缘锯齿扰流板控制方法。首先获取内埋武器舱的空腔前缘来流边界层位移厚度δ_b；然后根据内埋武器舱的空腔前缘来流边界层位移厚度δ_b确定前缘锯齿扰流板的厚度b，根据内埋武器舱的空腔宽度D确定前缘锯齿扰流板的长度L_STS；最后根据空腔前缘来流边界层位移厚度δ_b确定前缘锯齿扰流板的初始高度范围，并利用风洞实验验证一系列高度在初始高度范围内的前缘锯齿扰流板的控制效果，根据所述控制效果确定前缘锯齿扰流板的高度h。本发明进一步在利用风洞实验验证前缘锯齿扰流板的控制效果时，提出了适用于内埋武器(一般为空空导弹)的机弹分离相容性的判据，用于判断内埋导弹的分离过程是否相容；本发明将前缘锯齿扰流板的优选高度h确定为等于δ_b。本发明给出了内埋武器机弹分离相容性的前缘锯齿扰流板装置设计思路和选取原则，为未来内埋武器上被动流动控制设计技术提供理论上的参考。