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喷管类型对飞行器排气系统辐射特性的影响

黄章斌 管留 李晓霞 冯云松

黄章斌, 管留, 李晓霞, 冯云松. 喷管类型对飞行器排气系统辐射特性的影响[J]. 红外技术, 2021, 43(6): 587-591.
引用本文: 黄章斌, 管留, 李晓霞, 冯云松. 喷管类型对飞行器排气系统辐射特性的影响[J]. 红外技术, 2021, 43(6): 587-591.
HUANG Zhangbin, GUAN Liu, LI Xiaoxia, FENG Yunsong. Numerical Simulation of Radiation Characteristics of Aircraft Exhaust Systems with Different Nozzles[J]. Infrared Technology , 2021, 43(6): 587-591.
Citation: HUANG Zhangbin, GUAN Liu, LI Xiaoxia, FENG Yunsong. Numerical Simulation of Radiation Characteristics of Aircraft Exhaust Systems with Different Nozzles[J]. Infrared Technology , 2021, 43(6): 587-591.

喷管类型对飞行器排气系统辐射特性的影响

基金项目: 

国家自然科学基金项目 61405248

详细信息
    作者简介:

    黄章斌(1991-),男,湖南临武人,助理工程师,硕士,主要从事光电对抗方面的研究工作。E-mail: 408867079@qq.com

  • 中图分类号: TN219

Numerical Simulation of Radiation Characteristics of Aircraft Exhaust Systems with Different Nozzles

  • 摘要: 排气系统是飞行器最主要的红外辐射源,其喷管的形状类型对排气系统红外辐射强度的大小及分布有很大影响。本文建立了3种不同类型喷管的三维模型,在此基础上运用ANSYS软件模拟了各自排气系统的温度场分布,结合Curtis-Godson(C-G)谱带法对各类型喷管红外辐射特性进行了计算与对比研究。结果表明:在出口面积相同的条件下,二元矩形S弯喷管的尾焰核心区域面积最小,约为轴对称圆形喷管的60%;在矩形喷口的宽边探测面上,二元矩形S弯喷管的红外辐射强度最小。3类喷管中,二元矩形S弯喷管隐身性能最好,二元矩形喷管次之,轴对称圆形喷管最差。
  • 图  1  建立的喷管物理模型

    Figure  1.  Physical models of three kind of nozzles

    图  2  喷管建系示意图

    Figure  2.  Nozzle coordinate system

    图  3  计算区域网格划分

    Figure  3.  Gridding of computational area

    图  4  不同类型喷管的尾焰温度场

    Figure  4.  Plume temperature fields of nozzles

    图  5  尾焰划分示意图

    Figure  5.  The diagram of dividing the plume

    图  6  YOZ平面上三类喷管尾焰红外辐射强度分布

    Figure  6.  Infrared radiation intensity distribution of plume from three types of nozzles

    图  7  YOZ平面上3类喷管壁面红外辐射强度分布

    Figure  7.  Infrared radiation intensity distribution of three types of nozzle walls

    图  8  YOZ平面上3类喷管排气系统红外辐射强度分布

    Figure  8.  Infrared radiation intensity distribution of exhaust system with different nozzles

    表  1  喷管参数

    Table  1.   Parameters of three kind of nozzles

    Nozzle type Nozzle length/m Nozzle height/m Nozzle width/m Nozzle inlet diameter/m
    Axisymmetric 1 0.225 0.225 0.6
    Rectangle 1 0.2 0.8 0.6
    S-pipeline 1 0.2 0.8 0.6
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  • [1] Aguiar P, Brett D, Brandon N P. Solid oxide fuel cell/gas turbine hybrid system analysis for high-altitude long-endurance unmanned aerial vehicles[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2008, 33(23): 7214-7223. doi:  10.1016/j.ijhydene.2008.09.012
    [2] Suresh Patel, Christopher Blac. Statistical modeling of F/A-22 flight test Buffet data for probabilistic analysis[C]// Aiaa/asme/asce/ahs/asc Structures, Structural Dynamics and Materials Conference, 2005: DOI: 10.2514/6.2005-2289.
    [3] Roblin A, Baudoux P E, Chervet P. UV missile-plume signature model[C]//Proc of SPIE, 2002, 4718: 344-355.
    [4] Bakker E J, Fair M L, Schleijpen H M A. Modeling multispectral imagery data with NIRATAM v3.1 and NPLUME v1.6[C]// Proceedings of SPIE, 1999, 3699: 80-91.
    [5] Watkins W R. Thermal background modeling and its use in science and technology[C]//Proceedings of SPIE, 1992, 1687: 84-106.
    [6] 张海兴, 岳敏. 飞机红外辐射的理论计算[J]. 西安电子科技大学学报, 1997(1): 78-81. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XDKD701.012.htm

    ZHANG Haixing, YUE Min. Theoretical calculation of the IR radiation of an aeroplane[J]. Journal of XIDIAN University, 1997(1): 78-81. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XDKD701.012.htm
    [7] 未军光, 杨青真, 李岳锋. 飞机发动机排气系统红外辐射强度数值仿真[J]. 计算机仿真, 2011, 28(4): 66-70. doi:  10.3969/j.issn.1006-9348.2011.04.016

    WEI Junguang, YANG Qingzhen, LI Yuefeng. Numerical simulation of infrared radiation for a aroengine exhaust system[J]. Computer Simulation, 2011, 28(4): 66-70. doi:  10.3969/j.issn.1006-9348.2011.04.016
    [8] 冯云松, 李晓霞, 路远, 等. 矩形喷管外尾焰红外辐射特性的数值计算[J]. 兵工学报, 2013, 34(4): 437-442. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BIGO201304010.htm

    FENG Yunsong, LI Xiaoxia, LU Yuan, et al. Numerical calculation of infrared radiation characteristics of the exhaust plume outside a rectangular nozzle[J]. Acta Armamentalrii, 2013, 34(4): 437-442. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BIGO201304010.htm
    [9] 冯云松, 杨华, 杨莉, 等. 宽高比对矩形喷管外尾焰红外辐射的影响[J]. 光电工程, 2012, 39(11): 49-54. doi:  10.3969/j.issn.1003-501X.2012.11.008

    FENG Yunsong, YANG Hua, YANG Li, et al. Influence of aspect ratio on infrared radiation of the exhaust plume outside a rectangular nozzle[J]. Opto-Electronic Engineering, 2012, 39(11): 49-54. doi:  10.3969/j.issn.1003-501X.2012.11.008
    [10] 高翔, 杨青真, 施永强, 等. 出口形式对双S弯排气系统红外特性影响研究[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1726-1732. doi:  10.3969/j.issn.1007-2276.2015.06.009

    GAO Xiang, YANG Zhenqing, SHI Yongqiang, et al. Numerical simulation of radiation intensity of double S-shaped exhaust system with different outlet shapes[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(6): 1726-1732. doi:  10.3969/j.issn.1007-2276.2015.06.009
    [11] 刘常春, 吉洪湖, 黄伟, 等. 一种双S弯二元喷管的红外辐射特性数值研究[J]. 航空动力学报, 2013, 28(7): 1482-1488. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HKDI201307007.htm

    LIU Changchun, JI Honghu, HUANG Wei, et al. Numerical simulation on infrared radiation characteristics of serpentine 2-D nozzle[J]. Journal of Aerospace Power, 2013, 28(7): 1482-1488. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HKDI201307007.htm
    [12] 邓洪伟, 赵春生, 贾东兵, 等. 航空发动机喷管隐身修形设计技术分析[J]. 航空发动机, 2014, 40(2): 10-14. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HKFJ201402004.htm

    DENG Hongwei, ZHAO Chunsheng, JIA Dongbin, et al. Analysis of stealthy shape design technology for aeroengine exhaust nozzle[J]. Aeroengine, 2014, 40(2): 10-14. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HKFJ201402004.htm
    [13] 李惠萍, 周起勃, 匡定波. 基于粒子系统和C-G法的尾焰红外模拟[J]. 红外与激光工程, 2008, 37: 601-603. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWYJ2008S2062.htm

    LI Huiping, ZHOU Qibo, KUANG Dingbo. Simulation of infrared radiance of aircraft plume[J]. Infrared and Laser Engineering, 2008, 37: 601-603. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWYJ2008S2062.htm
    [14] 许爱华, 汪中贤, 于坚, 等. 高空高速无人机尾焰红外辐射特性计算研究[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(7): 1700-1707. doi:  10.3969/j.issn.1007-2276.2012.07.005

    XU Aihua, WANG Zhongxian, YU Jianxian, et al. Numerical simulation of infrared radiation characteristics for plume of the high-altitude and high-speed UAV[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(7): 1700-1707. doi:  10.3969/j.issn.1007-2276.2012.07.005
    [15] 张建奇. 红外物理[M]. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2013.

    ZHANG Jianqi. Infrared Physics[M]. Xi'an: Xidian University Press, 2013.
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-09-23
  • 修回日期:  2020-11-03
  • 刊出日期:  2021-06-20

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