航空发动机排气喷管红外辐射特征数值研究.pdf

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1、第4卷第1期航空工程进展Vol·4No．12013年2月ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGFeb．2013文章编号：1674—8190(20t3)01—126—08航空发动机排气喷管红外辐射特征数值研究李翔，杨青真，陈立海，高翔，环夏(西北工业大学动力与能源学院，西安710072)摘要：红外隐身技术对提高未来战机战场生存力具有重要意义，发动机排气系统是飞机后半球的主要红外辐射源。为了研究涡扇发动机排气喷管的红外辐射特性，采用与成熟商用CFD软件相结合的策略，基于离散传递方法，自主开发航空发动机排气系统红外辐射特征数值计算软件。提出一种射线行

2、程追踪方法，用来提高软件计算效率和模拟精度；最后用该软件对某型涡扇发动机排气系统收缩喷管及两种采用不同红外抑制措施的喷管进行数值模拟研究。结果表明：相对于传统的收缩喷管，二元喷管能够在绝大部分探测方向上有效降低喷管的红外辐射，引射喷管可在大角度探测方向上起到显著的红外隐身效果。关键词：航空发动机；排气系统；红外辐射特征；CFD；离散传递法；射线行程追踪方法中图分类号：V231．3文献标识码：ANumericalSimulationofInfraredCharacteristicsofAero-engineExhaustNozzleLiXiang，YangQingzhen，ChenLihai，

3、GaoXiang，HuanXia(SchoolofPowerandEngine，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：InfraredstealthisofgreatimportancetOincreasethesurvivalabilityofthefutureaircraft．Theex—haustsystemoftheengineisthemainsourceofinfraredradiationatthetailhemisphereoftheaircraft．Inordertoinvestigat

4、etheinfraredradiationcharacteristicsoftheturbofanenginesnozzle，asoftwareforcalculatingtheinfraredradiationcharacteristicsoftheaero—．engineexhaustsystembasedonthediscretetransfermethodofin—．flaredradiationnumericalcomputationisdeveloped，combiningwithmatureCFDsoftware．Aray—tracingmeth—odisproposedtoi

5、mprovetheefficiencyandprecisionofthecalculation．Finally，thesimulationofabaselineturbofanconvergentnozzleandtwoimprovednozzleswithdifferentinfraredsuppressionmeasuresisperformedwiththesoftware．Theresultsshowthat2Dnozzlecandramaticallysuppressinfraredradiationofthenozzleinmostorientationofdetectionwh

6、iletheinfraredradiateintensityofejectornozzleislessthantheconvergentnoz—zleathighazimuthanglesandray-tracingmethodisefficientandprecise．Keywords：aero—engine；exhaustsystem；infraredradiationcharacteristics；CFD；discretetransfermethod；ray-tracingmethod0引言隐身性能是第四代战斗机应具备的主要特征之一。随着红外探测、跟踪及制导技术的发展，对现代作战飞机红

7、外隐身性能的要求也越来越高。收稿日期：2012—05—15；修回日期：2012-06—18通信作者：李翔，583972253@qq．coITI航空发动机的尾喷管是飞机后半球的主要红外辐射源，也是红外探测器的主要目标。为了提高飞机在战场上的生存力，必须采用红外抑制措施来降低排气喷管的红外辐射强度。因此，开展发动机排气喷管红外辐射特征数值计算与分析，并有针对性地研究各种红外抑制技术，对指导低红外信号排气喷管的设计